محققان دانشگاه گوتنبرگ در سوئد دریافتند که تغییرات ساختاری در مولکول های قند که در سلول های سرطانی رخ می دهد می تواند به شناسایی انواع خاصی از سرطان کمک کند.
پیش بینی می شود تعداد موارد سرطان در جهان تا سال 2040 به 28.4 میلیون نفر برسد.
برای اکثر سرطان‌ها، تشخیص زودهنگام و درمان می‌تواند نتایج بهتری ارائه دهد.
محققان دانشگاه گوتنبرگ در سوئد دریافتند که تغییرات ساختاری در مولکول های قند که در سلول های سرطانی رخ می دهد می تواند به شناسایی انواع خاصی از سرطان کمک کند.
دانشمندان بر این باورند که این تحقیق در نهایت می تواند برای ایجاد آزمایش خون یا بزاق برای تشخیص سرطان مورد استفاده قرار گیرد.
در سال 2020، حدود 19.3 میلیون مورد جدید سرطان با منبع مورد اعتماد در سراسر جهان تشخیص داده شد و انتظار می رود این تعداد تا سال 2040 به 28.4 میلیون مورد برسد.
اگرچه در حال حاضر هیچ درمانی برای هیچ نوع سرطانی وجود ندارد، اما برای اکثر سرطان ها هرچه زودتر تشخیص داده شود و درمان شود، نتیجه بهتری خواهد داشت. به همین دلیل، دانشمندان به طور مداوم در حال بررسی راه های جدید برای شناسایی سریع سرطان هستند.
تیمی از محققان دانشگاه گوتنبرگ سوئد با کمک به این تلاش، اخیرا دریافته‌اند که تغییرات ساختاری در مولکول‌های قند به نام glycans که در سلول‌های سرطانی رخ می‌دهد می‌تواند به شناسایی انواع خاصی از سرطان کمک کند.
دانشمندان بر این باورند که با کمک منبع قابل اعتماد هوش مصنوعی (AI)، این تحقیق در نهایت می تواند برای ایجاد آزمایش خون یا بزاق برای تشخیص سرطان مورد استفاده قرار گیرد.
این مطالعه اخیراً در مجله Cell Reports Methods منتشر شده است.
گلیکان چیست؟
به گفته دکتر دانیل بوجار، استادیار ارشد بیوانفورماتیک در دانشگاه گوتنبرگ و نویسنده اصلی این مطالعه، گلیکان ها مولکول های قندی پیچیده ای هستند که به پروتئین ها و چربی ها در بدن ما متصل می شوند.
دکتر بوجار توضیح داد: «آنها زنجیره‌های پیچیده‌ای از واحدهای قند مختلف هستند که به روش‌های مختلف به هم مرتبط شده‌اند. "اگر این اتصالات تغییر کنند، عملکرد گلیکان تغییر می کند. در سرطان، چندین فرآیند می توانند گلیکان را تغییر دهند.
او ادامه داد: جهش در تومور ممکن است پروتئین‌هایی را که این زنجیره‌های قندی را می‌سازند تغییر دهد و منجر به تغییر گلیکان شود. علاوه بر این، التهاب و سایر شرایط سیستمیک دیگر که ممکن است همراه با تومور باشد نیز تأثیر شناخته شده ای بر روی تولید ساختارهای گلیکان دارند.
در حالی که دانشمندان می دانند که گلیکان ها به طور سیستماتیک در سرطان تغییر می کنند و به توسعه تومور کمک می کنند، دکتر بوجار گفت که بیشتر این دانش در مقایسه با استانداردهای سایر زمینه های علمی مبتنی بر تجزیه و تحلیل آماری دقیق نیست.
او ادامه داد: «ما متقاعد شده بودیم که می‌توانیم با روش‌های جدید توسعه یافته بینش بیشتری از این مولکول‌ها به دست آوریم. به‌عنوان غنی‌ترین نوع مولکول در بدن ما، استفاده از این اطلاعات برای پیش‌بینی برای یک دانشمند داده یک پیشنهاد طبیعی است.
دکتر بوجار افزود: «به‌علاوه، گلیکان‌ها روی پروتئین‌ها و ذرات ترشح‌شده توسط تومور وجود دارند و بنابراین می‌توان آنها را در مکان‌های مناسبی مانند بزاق یا خون یافت، که به ما امکان می‌دهد بدون نیاز به انجام نمونه‌برداری واقعی، تومور را از راه دور کنترل کنیم».
روش تشخیص سرطان مبتنی بر هوش مصنوعی
برای این مطالعه، دکتر بوجار و تیمش داده های تومور و بافت سالم حدود 220 فرد مبتلا به سرطان های تشخیص داده شده را با تمرکز بر سرطان های معده، پوست، کبد، پروستات، کولورکتال و تخمدان تجزیه و تحلیل کردند.
او در پاسخ به این سوال که چرا آنها تصمیم گرفتند بر روی آن انواع سرطان تمرکز کنند، گفت: "دغدغه اصلی ما در اینجا انتخاب انواع سرطان بود که داده های گلیکان با کیفیت بالا در دسترس بود تا نتایج ما قابل اعتمادتر باشد."
دانشمندان با استفاده از روشی جدید برای مطالعه زیرساخت‌های گلیکان با استفاده از هوش مصنوعی توانستند تفاوت‌هایی را در زیرساخت گلیکان بسته به نوع سرطان شناسایی کنند.
دکتر بوجار توضیح داد: «گلیکان‌ها از نظر ساختاری بسیار پیچیده‌تر از پروتئین‌ها یا DNA هستند و با روش‌های تحلیلی پیشرفته‌ای مانند هوش مصنوعی قابل درک هستند.» علاوه بر این، روشی که گلیکان‌ها در حال حاضر اندازه‌گیری می‌شوند - از طریق طیف‌سنجی جرمی - معمولاً به داده‌های بسیار ناهمگن منجر می‌شود، از جمله نقاط داده از دست رفته به دلیل عدم حساسیت. این واقعاً در بسیاری از موارد این حوزه را از انجام ارزیابی‌های قوی از این نوع داده‌ها باز داشته است».
روش‌هایی مانند هوش مصنوعی به ما امکان می‌دهند کیفیت داده‌ها را که در مقاله توصیف این روش نشان داده‌ایم، بهبود دهیم و این به ما امکان می‌دهد این زیرساخت‌های مرتبط را با اهمیت آماری بالا شناسایی کنیم.»
– دکتر دانیال بوجار
پتانسیل برای تشخیص سرطان در مراحل اولیه
در حالی که این مطالعه بر روی انواع خاصی از سرطان متمرکز بود، دکتر بوجار گفت هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم این آزمایش به انواع دیگر سرطان ترجمه نمی شود.
وی افزود: "به خصوص گلیکان هایی که ما در اکثر یا همه انواع سرطان هایی که مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم وجود دارند، باید در انواع دیگر سرطان نیز وجود داشته باشند."
دکتر بوجار همچنین گفت که آزمایش خون یا بزاق ایجاد شده از طریق این تحقیق احتمالاً می‌تواند منجر به تشخیص سریع‌تر سرطان در مراحل اولیه آن شود، اگرچه تحقیقات بیشتری برای تعیین قطعی آن لازم است.
وی ادامه داد: «یکی دیگر از مزایای این روش این است که سرطان را می توان تحت نظر داشت، زیرا نمونه هایی مانند بزاق یا خون در مقایسه با نمونه برداری، حداقل تهاجم دارند.» این می‌تواند به نظارت بر ظهور مجدد تومور درمان‌شده نیز گسترش یابد، که می‌تواند به سرعت با استفاده از روشی که ما ارائه می‌کنیم انجام شود.»
برای گام‌های بعدی این تحقیق، دکتر بوجار گفت که قصد دارند داده‌های سرطان بیشتری را جمع‌آوری کنند، به‌ویژه از نمونه‌های بزاق بیماران سرطان ریه، تا نتایج آنها را گسترش داده و بهبود بخشند.
وی ادامه داد: به موازات آن، ما قصد داریم از نشانگرهای سرطانی جهانی و همچنین مشخصی که تاکنون شناسایی کرده‌ایم استفاده کنیم و با استفاده از پروتئین‌های خاص متصل شونده به گلیکان که امکان اندازه‌گیری سریع و مطمئن وضعیت بیمار را فراهم می‌کند، آزمایش‌هایی را برای آنها بسازیم. در این صورت این بسیار ارزان‌تر از طیف‌سنجی جرمی خواهد بود و تنها به این دلیل امکان‌پذیر است که اکنون می‌دانیم به دنبال چه هستیم.»
وی افزود: "در حالی که قضاوت در مورد زمانی که چنین آزمایشی به طور معمول در دسترس بیماران قرار می گیرد دشوار است، ما در حال برنامه ریزی برای تایید اعتبار این آزمایش ها بر روی نمونه های بالینی بیماران طی چهار تا پنج سال آینده هستیم."
ایجاد زمینه جدیدی برای آزمایش سرطان
دکتر ریچارد رایترمن، رادیولوژیست دارای گواهی هیئت مدیره و مدیر پزشکی تصویربرداری پستان در مرکز MemorialCareBreast در مرکز پزشکی Orange Coast در Fountain Valley، CA، درباره این مطالعه صحبت کرد. دکتر رایترمن در این تحقیق دخالتی نداشت.
دکتر رایترمن توضیح داد: «وقتی سرطان‌ها شناسایی می‌شوند، با روش‌های متعددی شناسایی می‌شوند. خون معمولاً حامل اجزای معمول گلبول‌های قرمز، پلاکت‌ها، پروتئین‌ها و گلبول‌های سفید است، اما همچنین حامل DNA، RNA، پروتئین‌ها، گلیکوپروتئین‌ها، گلیکان‌ها و لیپیدهایی است که طبیعی نیستند و بنابراین تست کنید تا آن ها را بشناسید آنها از سلول های سرطانی در سایر نقاط بدن ریخته می شوند زیرا جریان خون اتفاقاً همه جا می رود.
او خاطرنشان کرد: «این به نوعی شبیه به جست و جوی طلا است. شما رودخانه رو به پایین دارید، اما باید ظرف خود را با الک مناسبش در آن قرار دهید، و باید اندازه و محل مناسبی در رودخانه باشد، وگرنه هرگز نمی‌توانید تکه‌های طلا را تشخیص دهید. و هنگامی که تکه‌های طلا را شناسایی کردید، می‌توانید شروع به توسعه استراتژی‌های درمانی برای یک سرطان خاص در هر مرحله‌ای کنید، بنابراین این واقعاً هیجان‌انگیز است.»
دکتر رایترمن همچنین گفت که در مورد استفاده از هوش مصنوعی در این مطالعه بسیار هیجان زده است.
او به ما گفت: «هوش مصنوعی در تجزیه و تحلیل ابرداده ها ضروری می شود، که این همان چیزی است. این مطالعات نقاط داده و معیارهای زیادی را از آنچه اندازه‌گیری می‌کنند، خواه گلیکان‌ها یا پروتئین‌ها، DNA، [و] RNA در خون یا بزاق، تولید می‌کنند که دیگر نمی‌توانیم به صفحات گسترده کوچکی که افراد باهوش می‌توانند نگاه کنند تکیه کنیم. و بگو: اوه، این یعنی این، و این یعنی آن.»
