Tutkijoiden kehittämä tekoäly paljastaa, miten elimistön puolustusjärjestelmä tunnistaa ihosyövän
Helsingin yliopiston, HUS Syöpäkeskuksen, Aalto-yliopiston ja Stanfordin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tekoälymallin, joka ennustaa, ketkä potilaat hyötyvät puolustusjärjestelmää aktivoivasta hoidosta ihosyövässä. Käytännössä tekoälymallin avulla voidaan tunnistaa ihosyöpä verikokeesta, selvittää ihosyövän ennustetta sekä kohdentaa hoitoja aiempaa tarkemmin.
Ihosyöpään liittyvä tutkimus on julkaistu arvostetussa Nature Communications -julkaisusarjassa.
Oikeat lääkkeet oikeille potilaille
Elimistön oman puolustusjärjestelmän tehostaminen on osoittautunut erityisen tehokkaaksi hoitomuodoksi ihosyövässä. Puolustusjärjestelmää aktivoivien hoitojen ongelma ovat erot potilasryhmien välillä: vaikka osa potilaista parantuu taudistaan täysin, osa potilaista ei hyödy hoidosta lainkaan.
"Aiempi tutkimus ei ole pystynyt tuottamaan lääkäreille työkaluja, jotka ennustaisivat, ketkä hyötyvät puolustusjärjestelmää aktioivavasta hoidosta. Hoidon kohdentaminen oikein on erittäin tärkeää, koska lääkehoito on kallista ja vakavat sivuvaikutukset melko tavallisia", kertoo lääkäri ja väitöskirjatutkija Jani HuuhtanenHelsingin yliopistosta ja Aalto-yliopistosta.
Monimutkainen tekoälymalli yksinkertaiseen kysymykseen
Kansainvälisen tutkimusryhmän hypoteesi oli, että hoidosta hyötymättömien potilaiden puolustusjärjestelmän solut eivät tunnista ihosyöpää viholliseksi, eivätkä potilaat siksi hyödy hoidosta.
Tutkimusryhmä tutki tekoälymallilla lähes 500 ihosyöpäpotilaan näytteet ja vertasi niitä lähes 1000 terveen ihmisen näytteeseen. Näistä näytteistä tutkijat yksinkertaisesti laskivat ihosyöpää tunnistavien puolustussolujen määrää.
Potilailla, joilla oli melanooma, löytyi odotetusti enemmän ihosyöpää tunnistavia puolustussoluja kuin terveiltä.
"Tämä löydös voi tulevaisuudessa mahdollistaa ihosyövän tunnistamisen verinäytteestä, kertoo translationaalisen hematologian professori Satu Mustjoki Helsingin yliopistosta.
Lisäksi ihosyöpäpotilaat, joilla oli enemmän ihosyöpää tunnistavia puolustussoluja, hyötyivät todennäköisemmin puolustusjärjestelmää aktivoivista hoidoista kuin potilaat, joilta nämä puuttuivat.
Tekoälymallilla muiden syöpien kimppuun
Tekoälymallit ovat yleistyneet räjähdysmäisesti lääketieteessä, mutta niiden saaminen kliiniseen käyttöön vaatii pitkäjänteistä yhteistyötä lääkäreiden ja tekoälytutkijoiden välillä.
"Jatkotutkimuksessa on tarkoitus paneutua nyt kehitetyn tekoälymallin hyödyntämiseen potilastyössä ja selvittää, voidaanko sillä ennustaa hoitovasteita myös uusiin, vielä kehitteillä oleviin syövän lääkehoitoihin", kertoo laskennallisen biologian ja koneoppimisen professori Harri Lähdesmäki Aalto-yliopistosta.
"Tekoälymallimme on ketterä ja muokattavissa, joten sen avulla voidaan jatkossa laskea syöpää tunnistavien puolustussolujen määrää myös muissa syövissä, kuten rintasyövässä, keuhkosyövässä ja verisyövissä", Jani Huuhtanen tarkentaa.
"Kaikki tutkimuksemme perustuu avoimeen lähdekoodiin, joten tekoälymallimme on myös muiden tutkijoiden ja lääkäreiden saatavilla ja jatkokehiteltävissä", Huuhtanen huomauttaa.
Alkuperäinen artikkeli: Huuhtanen, J., Chen, L., Jokinen, E. et al. Evolution and modulation of antigen-specific T cell responses in melanoma patients. Nat Commun 13, 5988 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33720-z.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33720-z
Tutkimusta rahoittivat Euroopan tutkimusneuvosto (ERC), Suomen Akatemia, Syöpäsäätiö sekä Sigrid Juseliuksen ja Gyllenbergin säätiöt. Tutkimus on osa Suomen Akatemian rahoittamaa iCAN Digital Precision Cancer Medicine -lippulaivahankketta.
Lisätietoja:
LL Jani Huuhtanen, väitöskirjatutkija, Helsingin yliopisto ja Aalto-yliopisto
puh. 050 435 0191
[email protected]
Twitter: @jhuuhtan
Satu Mustjoki, professori ja osastonylilääkäri Helsingin yliopisto ja HUS Helsingin yliopistollinen sairaala
johtaja, Translationaalisen Immunologian tutkimusohjelma
[email protected]
Twitter: @hruh_research
Lue lisää tekoälymallin aiemmasta versiosta, jonka avulla tutkimusryhmä selvitti, mitkä puolustusjärjestelmän valkosolut tunnistavat koronavirusta
https://www.helsinki.fi/fi/uutiset/pandemiat/suomalaistutkijoiden-kehittama-tekoaly-ennustaa-mika-puolustusjarjestelman-avain-sopii-koronaviruksen-lukkoihin
Lue lisää alan tutkimuksesta Hematology Research Unit Helsingin verkkosivuilta.
- Julkaistu:
- Päivitetty:
Lue lisää uutisia
Tutustu meihin: Professori Maria Sammalkorpi
Sammalkorpi on väitellyt tohtoriksi Teknillisestä korkeakoulusta vuonna 2004. Väiteltyään Sammalkorpi on toiminut tutkijana mm. Princetonin ja Yalen yliopistoissa sekä Aalto-yliopistossa.
Fyysikot saivat bakteerit uimaan lähes täydellisissä riveissä
Bakteerien ohjaaminen onnistui magneettikentän avulla. Löytö auttaa ymmärtämään bakteeripopulaatioiden käyttäytymistä ja voi jatkossa auttaa esimerkiksi kehittämään uuden sukupolven materiaaleja, joista kaavaillaan apua muun muassa lääkkeiden kohdennettuun kuljettamiseen kehon sisällä.
Tutkijat loivat ainutlaatuisen ennustemallin kuvaamaan pandemian leviämistä maiden rajojen yli
Pohjoismainen yhteishanke pureutui koronaviruksen leviämiseen vuonna 2020. Tutkimuksen avulla voidaan jatkossa ennakoida paremmin, milloin ja mitkä matkustusrajoitukset ovat pandemiaolosuhteissa tarkoituksenmukaisia.