МРТ и ИИ контролируют лечение рака вирусами
Специалисты Массачусетской больницы общего профиля (MGH) в США продемонстрировала, что магнитно-резонансная томография (МРТ) и искусственный интеллект (ИИ) определяют ранние признаки гибели опухолевых клеток в ответ на лечение новой терапией рака – с использованием вирусов. Исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.
Разработанная недавно перспективная терапия вирусами избирательно убивает раковые клетки, сохраняя при этом нормальные ткани, что дает надежду на успешное лечение агрессивных опухолей головного мозга. Для дополнительной оптимизации вирусной терапии необходимо проводить частый неинвазивный мониторинг реакции на лечение. Этот мониторинг имеет решающее значение для понимания взаимодействий между вирусом и раковыми клетками, например, для отслеживания распространения вируса в опухоли и ответа патологических клеток на терапию.
Исследователи использовали количественные молекулярные МРТ-изображения для замера различных свойств тканей, включая pH ткани и концентрацию белка, которые изменяются с гибелью клеток. Этот метод позволяет обнаруживать терапевтический ответ намного раньше, чем предыдущие подходы. Реакция на лечение была видна уже через 48 часов после вирусной терапии, задолго до того, как можно было зафиксировать какие-либо изменения в объеме опухоли.
«Мы запрограммировали сканер МРТ на создание уникальных характерных признаков -«отпечатков пальцев» для различных молекулярных соединений и клеточного pH. Затем была использована нейронная сеть с глубоким обучением для декодирования «отпечатков пальцев» и создания количественных pH и молекулярных карт, – говорит Кристиан Фаррар, исследователь и преподаватель Центра биомедицинской визуализации Атинула А. Мартинос. – Эффективность метода распознавания молекулярных «отпечатков пальцев» с помощью МРТ была подтверждена в ходе исследования опухолей мозга мышей, на которых исследовалось воздействие новой вирусной терапии.
Чтобы максимально повысить эффективность этой медицинской технологии, исследователи разработали метод обнаружения гибели опухолевых клеток, вызванной вирусом. Это позволило быстро и на ранней стадии обнаруживать области опухолей, отвечающие на лечение. Недавно исследователи применили этот метод для количественной оценки клеточного pH и молекулярных соединений в здоровом человеческом мозге. Дальнейшее исследование этого подхода с участием пациентов с опухолями головного мозга поможет оптимизировать лечение на основе вирусов.
«Это исследование демонстрирует силу и перспективность внедрения компьютеризированных технологий на основе искусственного интеллекта в медицину для неинвазивного исследования биологических процессов, лежащих в основе болезней, – говорит Ор Перлман, научный сотрудник Центра биомедицины Атинула А. Мартиноса. Визуализация. – Одним из наиболее интересных и ключевых факторов успеха этого подхода было использование смоделированных молекулярных «отпечатков пальцев» для обучения нейронной сети машинного обучения. Эта концепция потенциально может быть расширена и изучена для решения других медицинских и научных задач».
В исследовании описывается новый метод неинвазивного обнаружения гибели опухолевых клеток с помощью МРТ. Этот метод может быть полезным для неинвазивного мониторинга лечения рака, улучшая медицинскую помощь и адаптируя лечение к каждому индивидуальному пациенту. Этот же подход может быть полезен и для обнаружения и определения характеристик других заболеваний, при которых происходит повышенная гибель клеток, таких как инсульт и заболевание печени.
Хотя выводы исследования в основном были подтверждены с использованием модели опухоли головного мозга мышей, ученые продемонстрировали возможность применения этого метода для создания количественных pH и молекулярных карт на моделях инсульта у крыс и у здоровых людей. В будущем они планируют продолжить изучение применимости этого неинвазивного метода визуализации у пациентов с опухолями головного мозга и инсультом.
Оригинал новости можно прочитать здесь
