用于匹配癌癥患者治療的機(jī)器學(xué)習(xí)工具

免疫療法可以幫助這位癌癥患者嗎?如果可以，應(yīng)該使用哪種具體治療方法?腫瘤學(xué)家經(jīng)常問自己這些問題。保險公司也問它，因?yàn)槊庖忒煼ê馨嘿F?；颊咴儐栠@種新療法是否可以挽救他們的生命?，F(xiàn)在，來自以色列理工學(xué)院 Ruth 和 Bruce Rappaport 醫(yī)學(xué)院的 Keren Yizhak 教授的一項(xiàng)新研究使用人工智能創(chuàng)建了一種簡單且廉價的方法來為每個患者回答這個問題。Yitzhak 教授的研究結(jié)果最近發(fā)表在Nature Communications上。

免疫療法是癌癥治療領(lǐng)域的最新發(fā)展。它使無法通過其他方式幫助的患者得到完全緩解，并減少了化療的許多副作用。有多種免疫治療方法，但它們與新研究不同，因?yàn)樗鼈兊淖饔迷矶际谴碳せ颊叩拿庖呦到y(tǒng)攻擊腫瘤細(xì)胞。

免疫系統(tǒng)如何區(qū)分它應(yīng)該攻擊的癌細(xì)胞和身體的健康細(xì)胞?腫瘤積累的突變越多，它與“正常”細(xì)胞的差異就越大，因此免疫療法可能更有效。這種特征稱為腫瘤突變負(fù)擔(dān) (TMB)。更高的 TMB 意味著更多的新突變。Yizhak 教授的方法顯著簡化了 TMB 的測量。

為了以現(xiàn)在的方式測量 TMB，從腫瘤中取出細(xì)胞，并將其 DNA 與來自患者健康細(xì)胞的 DNA 進(jìn)行比較。Yizhak 教授和她的團(tuán)隊(duì)對這個過程提出了兩個改變。

第一個變化，已經(jīng)在該小組之前發(fā)表的一篇文章中探討過，是比較 RNA 分子而不是 DNA 分子。這有所不同，因?yàn)?DNA 分子包含整個人類基因組，而 RNA 分子是遺傳密碼的一小部分，被復(fù)制出來用作細(xì)胞內(nèi)的指令。在他們之前的研究中，該小組表明 RNA 分子也可用于識別癌癥特異性突變。

該小組最近一篇文章中的創(chuàng)新有兩個方面：首先，消除了將腫瘤中的 RNA 與健康細(xì)胞中的 DNA 進(jìn)行比較的需要。因此，需要對較少量的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測序，因此患者需要接受的程序更少。Yizhak 教授的團(tuán)隊(duì)沒有將來自腫瘤的遺傳物質(zhì)與患者自身的健康遺傳物質(zhì)進(jìn)行比較，而是開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法. 該算法經(jīng)過訓(xùn)練，可以識別健康基因組中的異常，并將它們與人與人之間存在的自然變異區(qū)分開來。其次，使用這些預(yù)測，他們能夠計(jì)算出基于 RNA 的 TMB 指標(biāo)。事實(shí)上，這種方法被證明比標(biāo)準(zhǔn)方法更有效地估計(jì)特定患者免疫療法的預(yù)測效果。之所以認(rèn)為是這種情況，是因?yàn)?RNA 包含基因組中不斷使用的部分，因此可以引發(fā)免疫反應(yīng)?；蚪M部分未使用的突變不太可能影響細(xì)胞的運(yùn)作。

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