Многие люди с раком толстой кишки II или III стадии получают дополнительную или адъювантную химиотерапию после операции. Однако клинические испытания показали, что это лечение не повышает шансы на выживание для каждого пациента. Исследование, опубликованное 25 июля в Cell Reports Medicine, идентифицирует и подтверждает 10-генный биомаркер, который потенциально предсказывает, получит ли пациент с раком толстой кишки II или III стадии пользу от адъювантной химиотерапии.

Вторичное открытие из исследования также может привести к дальнейшему исследованию и применению. Исследователи обнаружили, что сигнатура гена может потенциально также предсказать, поможет ли иммунотерапия некоторым пациентам — это важно, поскольку пока нет четких рекомендаций относительно того, каким пациентам с раком толстой кишки может помочь иммунотерапия.

Исследование, проведенное под руководством Стивена Чена, доктора философии, научного сотрудника Центра комплексного лечения онкологических заболеваний имени Сильвестра при Медицинской школе Миллера Университета Майами, закладывает основу для дальнейших исследований, которые когда-нибудь позволят пациентам и их врачам принимать персонализированные решения по лечению.

«Когда вы говорите о прецизионной онкологии, это означает, что вы используете индивидуальную информацию пациента — здесь мы в частности говорим о биомаркерах пациента — чтобы направлять врача в принятии клинического решения о том, какой вид лечения лучше всего подходит для пациента», — сказал Чэнь. «В идеале мы хотим применять адъювантную химиотерапию только к тем пациентам, которым она пойдет на пользу. Для пациентов, которые не реагируют, нам все равно нужно найти другие эффективные методы лечения».

Будучи специалистом по данным, Чэнь применяет машинное обучение и искусственный интеллект к исследованиям рака, уделяя особое внимание колоректальному раку и раку молочной железы.

Ученые ранее обнаружили биомаркеры, которые помогают врачам предсказывать кривую выживаемости пациента или понимать, насколько агрессивен рак. Они полезны, сказал Чэнь, но не помогают направлять лечение.

Поэтому он и его коллеги из Университета Вандербильта и Мемориального онкологического центра имени Слоуна-Кеттеринга задались целью найти генную сигнатуру — определенный набор генов, чьи объединенные паттерны экспрессии могут служить биомаркером, — которая могла бы…

Опухоли пациентов с раком толстой кишки имеют множество различных геномных профилей, поэтому команда объединила профили экспрессии генов из шести общедоступных источников, чтобы создать набор данных по 933 пациентам, что сделало его одним из крупнейших наборов данных по экспрессии генов для рака толстой кишки на 2 и 3 стадиях.

Специалисты по обработке данных из команды тщательно отбирали данные и осуществляли контроль качества , чтобы гарантировать возможность определения точной генной сигнатуры для прогнозирования реакции на химиотерапию.

Они также хотели, чтобы генная сигнатура была практичной, с небольшим количеством генов. Они использовали машинное обучение, чтобы построить сеть из тысяч потенциально релевантных генов, которую они сузили сначала до сети из 18 генов, а затем до 10 генов.

Убедившись, что сеть из 10 генов биологически значима, они построили модель, которая анализирует сигнатуру гена, чтобы предсказать, каким пациентам подойдет адъювантная химиотерапия.

Далее команда хотела проверить точность своей генной сигнатуры. Наличие междисциплинарной команды имело решающее значение на этом этапе, сказал Чэнь. «Тесное сотрудничество с хирургами, онкологами и биологами гарантирует, что наши выводы будут надежными, клинически значимыми и могут быть эффективно применены на практике».

Ученые по данным команды проверили предсказательную силу генной сигнатуры, сравнив ее с результатами тысяч случайных сетей из пяти-15 генов. Она оказалась значительно лучше в прогнозировании того, принесет ли пациенту пользу химиотерапия.

Хирурги и онкологи собрали образцы опухолевой ткани у 109 пациентов с раком толстой кишки 2 и 3 стадии, а также информацию о реакции пациентов на адъювантную химиотерапию.

Тесты с использованием этих образцов дополнительно подтвердили модель: исследование показало, что пациенты, которым химиотерапия, по прогнозам, принесет пользу на основе генной сигнатуры , «имели значительно лучшие результаты выживаемости, чем те, кому она не принесет пользы».

Чэнь надеется, что биомаркер, разработанный этой командой, когда-нибудь будет использоваться для оказания помощи пациентам, но прежде чем его можно будет использовать в клинической практике, необходимо пройти еще несколько этапов.

«Чтобы быть действительно клинически применимым, нам нужно пройти перспективные клинические испытания », — сказал он. «Это означает, что мы набираем пациентов и применяем этот биомаркер, чтобы увидеть, действительно ли он эффективен».

Исследование было мотивировано целью Чена — превратить науку о данных в реальные преимущества.

«Я надеюсь, что каждое открытие, которое мы сделаем, поможет улучшить клинические решения и в конечном итоге помочь онкологическим больным», — сказал он.