Un test de fecale, construit pe baza microbiomului și AI, detectează 90% din cancerele colorectale

Sursa foto: Imagine generată AI iAceastă imagine a fost generată automat de AI pe baza rezumatului articolului și nu reprezintă un moment real fotografiat.

O nouă abordare non-invazivă promite să redefină screeningul pentru cancerul colorectal

O echipă de cercetători de la Universitatea din Geneva a dezvoltat o metodă care ar putea înlocui, în anumite situații, colonoscopia tradițională pentru depistarea cancerului colorectal. Pornind de la analiza bacteriilor din intestine la un nivel de fineţe fără precedent, oamenii de ştiinţă au creat un test pe baza unei probe de scaun care a identificat 90% dintre cazurile de cancer în seturile de date clinice folosite pentru validare.

De ce este nevoie de noi instrumente de screening

Cancerul colorectal rămâne a doua cauză principală de decese prin cancer la nivel global. Descoperit în stadii incipiente, este adesea tratabil, dar accesul la screening rămâne o provocare. Colonoscopia, metoda standard actuală, este invazivă, costisitoare şi incomodă pentru mulţi pacienţi, ceea ce reduce rata de participare la screening. În plus, incidenţa bolii în rândul adulţilor tineri creşte, pe motive încă neclare, iar necesitatea unor metode de depistare mai simple şi mai accesibile devine tot mai acută.

O rezoluţie intermediară: subspeciile microbiotei intestinale

Cercetătorii au plecat de la premisa că analiza la nivel de specie a microbiotei nu surprinde toate diferenţele funcţionale relevante, iar analiza la nivel de tulpini este prea variabilă între indivizi. În schimb, ei au vizat un nivel intermediar: subspecia. Această rezoluţie permite identificarea unor diferenţe în modul în care bacteriile operează şi influenţează gazda, fiind în acelaşi timp suficient de generală pentru a detecta patternuri comune între grupuri distincte de oameni, populaţii sau ţări.

Mirko Trajkovski, profesor titular în Departamentul de Fiziologie Celulară şi Metabolism şi în Centrul pentru Diabet al Facultăţii de Medicină a Universităţii din Geneva, explică importanţa acestei abordări: subspecia surprinde diferenţele funcţionale relevante care pot contribui la boli precum cancerul, fără a fi atât de specifică încât semnalele să fie irepetabile între indivizi.

Folosirea inteligenţei artificiale pentru a citi semnalele ascunse

Proiectul a implicat prelucrarea unor volume mari de date biologice. Matija Tričković, doctorand în laboratorul condus de Trajkovski şi primul autor al studiului, relatează provocarea bioinformatică: a fost nevoie de o abordare inovatoare pentru analiza la scară largă a acestor date. Echipa a construit un catalog cuprinzător al subspeciilor microbiotei umane şi a dezvoltat o metodă precisă şi eficientă care poate fi utilizată atât în cercetare, cât şi în practică clinică.

Prin combinarea acestui catalog detaliat cu seturi clinice existente, cercetătorii au antrenat modele de machine learning capabile să recunoască modele microbiene subtile asociate cu prezenţa cancerului colorectal în probe de scaun.

Un test pe bază de scaun care rivalizează cu colonoscopia

Modelul dezvoltat de echipă a prezentat performanţe neaşteptat de bune: a identificat 90% din cazurile de cancer în datele clinice folosite pentru testare. Această rată se apropie de performanţa colonoscopiei, care în setul menţionat atinge o rată de detectare de 94%, şi depăşeşte toate metodele neinvazive existente la momentul raportării.

Autorii notează că, pe măsură ce modelul va fi alimentat cu date clinice suplimentare, performanţa ar putea creşte şi, posibil, să egaleze detectarea oferită de colonoscopie. În practică, testul pe bază de scaun ar putea fi folosit pentru screening de rutină, iar colonoscopiile ar rămâne instrumentul de confirmare în cazul rezultatului pozitiv.

Extinderea aplicaţiilor dincolo de depistarea cancerului

Echipa intenţionează să lanseze un studiu clinic în colaborare cu Spitalele Universitare din Geneva (HUG) pentru a determina mai bine stadiile cancerului şi tipurile de leziuni pe care metoda le poate detecta. Pe lângă posibilitatea detectării timpurii a cancerului colorectal, catalogul de subspecii şi abordarea metodologică pot deschide calea către dezvoltarea unor instrumente non-invazive de diagnostic pentru o gamă largă de afecţiuni, toate pe baza unei singure analize a microbiotei.

Prin compararea diferenţelor dintre subspecii din cadrul aceleiaşi specii bacteriene, cercetătorii speră să descopere cum anumite grupuri microbiene influenţează sănătatea şi predispoziţia la boli variate.

Perspective şi implicaţii pentru sănătatea publică

Dacă testul se dovedeşte robust în studii clinice extinse, el ar putea schimba strategiile de screening populaţional. Un instrument neinvaziv, ieftin şi uşor de administrat ar putea creşte rata de depistare precoce prin reducerea barierelor asociate colonoscopiei: accesul, costul şi reticenţa pacienţilor. În plus, o metodă bazată pe microbiom ar oferi o fereastră nouă către înţelegerea relaţiei complexe dintre bacteriile intestinale şi oncogeneză.

Limitări menţionate şi paşii următori

Autorii recunosc că sunt necesare date clinice suplimentare pentru a preciza utilitatea practică a testului în contextul screeningului larg. Următorul pas este studiul clinic planificat cu HUG care va cartografia capacitatea metodei de a detecta diferitele stadii şi tipuri de leziuni asociate cancerului colorectal. De asemenea, extinderea catalogului şi includerea unor populaţii diverse ar putea îmbunătăţi acurateţea şi generalizabilitatea modelului.

Rezultatele au fost publicate în revista academică şi susţinute de materialele Universităţii din Geneva. Studiul original a fost semnat de Matija Tričković, Silas Kieser, Evgeny M. Zdobnov şi Mirko Trajkovski, sub titlul „Subspecies of the human gut microbiota carry implicit information for in-depth microbiome research”, şi figurează în referinţele jurnalului cu DOI-ul disponibil pentru consultare.

Pentru detalii suplimentare şi pentru acces la materialele puse la dispoziţie de Universitatea din Geneva, cititorii pot consulta anunţul instituţiei şi referinţa jurnalului: ScienceDaily – Goodbye colonoscopy? New stool test detects 90% of colorectal cancers, Universitatea din Geneva – comunicat privind detectarea cancerului colorectal şi Referinţa jurnalului (DOI).

În concluzie, cercetarea condusă la Universitatea din Geneva propune o metodă bazată pe analiză detaliată a microbiotei intestinale şi instrumente de inteligenţă artificială care ar putea transforma modul în care sunt detectate afecţiunile colorectal. Validarea clinică rămâne însă esenţială pentru a stabili rolul acestei tehnologii în practicile de screening şi diagnostic existente.