倫敦癌癥研究所(ICR)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家已經(jīng)使用人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)來發(fā)現(xiàn)五種新型的乳腺癌亞型，這些亞型可以幫助臨床醫(yī)生提供最有效的療法，包括免疫療法。針對(duì)個(gè)別患者，以及潛在地指導(dǎo)新抗癌藥物的開發(fā)。該計(jì)算工具可在原發(fā)性管腔A型乳腺腫瘤的遺傳，分子和細(xì)胞組成中找到模式，并與患者生存數(shù)據(jù)一起進(jìn)行分析。該團(tuán)隊(duì)以前曾使用相同的方法來發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌(CRC)的亞型。
“多年來，醫(yī)生一直使用當(dāng)前的乳腺癌分類作為治療指南，但這種方法很粗糙，看似患有相同類型疾病的患者對(duì)藥物的反應(yīng)通常非常不同，”研究小組組長Maggie Cheang博士評(píng)論道。倫敦ICR的基因組分析臨床試驗(yàn)小組的一名研究人員是該研究人員的合著者，發(fā)表了《npj乳腺癌》一書。“我們的研究使用AI算法來找出迄今為止人類分析尚未發(fā)現(xiàn)的乳腺癌中的模式，并發(fā)現(xiàn)了以非常特殊的方式做出反應(yīng)的其他類型的疾病。”
ICR研究人員由系統(tǒng)和精密癌癥醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Anguraj Sadanandam博士以及皇家馬斯登醫(yī)院的同事領(lǐng)導(dǎo)，他們?cè)陬}為“ 異質(zhì)細(xì)胞基因特征揭示了管腔A型乳腺癌異質(zhì)性和不同的治療反應(yīng) ”的論文中報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。。”
大多數(shù)乳腺癌會(huì)在乳腺內(nèi)襯的內(nèi)部細(xì)胞中發(fā)生，雌激素受體和/或孕激素受體陽性，而HER2陰性。這些被稱為管腔A型乳腺癌的腫瘤往往具有最佳的治愈率，但是患者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的治療方法(如他莫昔芬)和較新的免疫療法的反應(yīng)卻有所不同，這可能是由于復(fù)發(fā)。作者寫道：“即使是這種相對(duì)特征明確的乳腺癌亞型，在激素受體表達(dá)，治療反應(yīng)和遺傳變異性方面也具有異質(zhì)性，需要進(jìn)一步了解。”
即使在不同的腔A型腫瘤之間，影響腫瘤異質(zhì)性的因素也很復(fù)雜，包括遺傳變化，腫瘤微環(huán)境以及不同細(xì)胞類型之間的相互作用。而且，盡管與免疫相關(guān)的基因也經(jīng)常在乳腺癌的不同亞型中表達(dá)，包括管腔A型腫瘤，“……與結(jié)直腸癌和胰腺癌不同，據(jù)報(bào)道，尚無排他的免疫富集性乳腺癌亞型報(bào)道。”
為了研究不同患者的腔A型乳腺腫瘤之間的差異，研究小組轉(zhuǎn)向了以前使用的ML / AI工具，將CRC分為五種異細(xì)胞亞型，分別稱為炎性，腸上皮細(xì)胞，小球樣，干樣和傳輸放大(TA)。研究人員說：“……我們?cè)噲D利用我們的CRC異種細(xì)胞特征作為替代物來重新表征乳腺癌亞型，特別是管腔A型乳腺癌，并根據(jù)它們的分化，干細(xì)胞，成纖維細(xì)胞和免疫特性了解其表型。”
研究人員還驚訝地發(fā)現(xiàn)腔A型乳腺腫瘤的干樣亞型表現(xiàn)出良好的無復(fù)發(fā)生存期(RFS)，“表明干細(xì)胞和成纖維細(xì)胞(富含干樣亞型)的存在并不表明結(jié)果還表明，TA腫瘤的特征在于第8號(hào)染色體的變化，使用他莫昔芬治療后，這類腫瘤患者的生存率較其他組差。這些患者還傾向于更早地復(fù)發(fā)-平均42個(gè)月后，而具有高水平干細(xì)胞腫瘤類型的患者則為83個(gè)月。研究結(jié)果表明，具有8號(hào)染色體改變的患者可能會(huì)受益于額外的或新的治療方法以延遲或預(yù)防晚期復(fù)發(fā)。
研究人員還研究了一組三陰性乳腺癌(TNBC)患者的腫瘤。這類乳腺癌對(duì)標(biāo)準(zhǔn)激素治療無反應(yīng)。對(duì)這組患者的樣本進(jìn)行的分析表明，他們的腫瘤也可能對(duì)免疫療法產(chǎn)生反應(yīng)。“雖然尚未批準(zhǔn)任何免疫療法，但是在乳腺癌患者中對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑進(jìn)行了臨床測試，但我們將部分基礎(chǔ)乳腺癌與CRC炎性亞型相關(guān)聯(lián)，提示了一種識(shí)別可能對(duì)免疫療法產(chǎn)生反應(yīng)的患者的方法。”
這組作者說，他們的研究結(jié)果為luminal-A乳腺癌亞型提供了新的啟示，這些亞型可以幫助個(gè)性化診斷和治療患有不同類型乳腺癌的患者。薩達(dá)南丹姆說：“我們的新研究表明，人工智能能夠識(shí)別超出人眼能力的乳腺癌模式，并為那些已經(jīng)停止對(duì)標(biāo)準(zhǔn)激素療法產(chǎn)生反應(yīng)的人們提供新的治療途徑。” “我們正處于醫(yī)療保健革命的風(fēng)口浪尖，因?yàn)槲覀冋嬲莆樟薃I和機(jī)器學(xué)習(xí)可以打開的可能性……AI具有被更廣泛地使用的能力，并且我們認(rèn)為我們將能夠應(yīng)用這一點(diǎn)技術(shù)適用于所有癌癥，甚至為目前尚無成功選擇的癌癥開辟了新的治療可能性。”
此外，即使對(duì)于可能在多年后趨于復(fù)發(fā)的患者，該發(fā)現(xiàn)也可能有助于指導(dǎo)新藥的發(fā)現(xiàn)。“我們的研究中使用的AI還可用于為那些最有可能出現(xiàn)晚期復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的人(超過5年)發(fā)現(xiàn)新藥，這在雌激素相關(guān)的乳腺癌中很常見，并且可能引起患者極大的焦慮，” Cheang總結(jié)道。ICR率先使用AI來了解癌癥的復(fù)雜性和進(jìn)化，并在新癌癥藥物發(fā)現(xiàn)中心的7500萬英鎊投資中籌集了最終1500萬英鎊，該中心將被描述為“世界上第一個(gè)“抗進(jìn)化”療法計(jì)劃。”