Sztuczna inteligencja i genomika w walce z rakiem jamy ustnej

Rak głowy i szyi wciąż jest zbyt często rozpoznawany w zaawansowanym stadium, co znacząco pogarsza rokowanie pacjentów. Zespół badaczy z Harvard School of Dental Medicine analizuje, w jaki sposób sztuczna inteligencja i genomika – czyli dziedzina biologii badająca całe genomy organizmów – mogą zmienić podejście do diagnostyki i leczenia nowotworów jamy ustnej, otwierając drogę do wcześniejszego wykrywania choroby oraz terapii precyzyjnie dopasowanych do pacjenta.

Nowotwory głowy i szyi są siódmym najczęściej występującym nowotworem na świecie. Każdego roku diagnozuje się ponad 660 tys. nowych przypadków, a około 325 tys. chorych umiera z ich powodu. Mimo postępu w leczeniu, problemem pozostaje późne rozpoznanie – wczesne stadia choroby często przebiegają bezobjawowo, a skuteczne metody przesiewowe są nadal ograniczone.

To właśnie te wyzwania skłoniły naukowców z Harvard School of Dental Medicine (HSDM) do przyjrzenia się potencjałowi sztucznej inteligencji (AI) oraz genomiki w diagnostyce i leczeniu raka jamy ustnej. Wyniki ich analiz opublikowano na łamach „Journal of Oral and Maxillofacial Surgery”.

Dane, których nie da się przeanalizować „gołym okiem”

Zespołem kierował dr Fernando Guastaldi – adiunkt w Katedrze Chirurgii Szczękowo-Twarzowej HSDM i lekarz Massachusetts General Hospital. W badaniach uczestniczyli również rezydentka lek. dent. Camila Tussie oraz studenci stomatologii na harwardzkiej uczelni – Matthew Watt i Samat Borbiev.

Zespół wykazał, że dane genomowe i molekularne dostarczają niezwykle szczegółowych informacji o biologicznych mechanizmach nowotworu: mutacjach, wzorcach ekspresji genów, biomarkerach czy podtypach molekularnych wpływających na przebieg choroby i odpowiedź na leczenie. Problemem jest jednak ich skala – profil genomowy jednego pacjenta może zawierać miliony danych.

– Sztuczna inteligencja, a zwłaszcza uczenie maszynowe i głębokie, doskonale radzi sobie z identyfikacją złożonych, wielowymiarowych wzorców, których człowiek nie jest w stanie efektywnie przeanalizować – podkreśla dr Guastaldi cytowany w komunikacie.

AI w onkologii jamy ustnej: potencjał i ograniczenia

Integracja danych obrazowych, histopatologicznych i genomowych z wykorzystaniem AI może umożliwić wcześniejsze wykrywanie nowotworów, przewidywanie nawrotów choroby oraz identyfikację pacjentów z grupy wysokiego ryzyka. To z kolei przekłada się na szybsze wdrożenie leczenia, bardziej spersonalizowane terapie i poprawę przeżywalności – szczególnie w populacjach niedostatecznie objętych opieką zdrowotną.

Zespół nie pomija jednak wyzwań. Wśród kluczowych barier wymienia się jakość i standaryzację danych, przejrzystość algorytmów, integrację AI z codzienną pracą kliniczną, braki infrastrukturalne oraz kwestie etyczne i ochrony prywatności pacjentów.

– Nie możemy wdrażać nowych technologii wyłącznie dlatego, że są nowoczesne. Muszą być oparte na dowodach naukowych, etyczne i klinicznie sprawdzone – zaznacza lek. dent. Camila Tussie.

Nowe technologie, nowe kompetencje lekarzy

Dla młodych badaczy udział w projekcie był także inwestycją w przyszłość zawodową. Matthew Watt podkreśla, że zdobyte doświadczenia wpływają na jego sposób myślenia o opiece nad pacjentem i projektowaniu badań naukowych w erze medycyny opartej na danych. Samat Borbiev zwraca uwagę, że praca nad projektem pozwoliła mu lepiej zrozumieć zarówno potencjał, jak i obecne ograniczenia AI w medycynie.

Zespół planuje dalszy rozwój badań poprzez tworzenie większych i bardziej zróżnicowanych baz danych oraz opracowanie tzw. „wyjaśnialnych” modeli AI, zanim rozwiązania te trafią do praktyki klinicznej. Równie istotne, jak sama technologia, ma być przygotowanie lekarzy do jej świadomego i efektywnego wykorzystania.

– Naszym celem jest tworzenie narzędzi AI, które będą nie tylko zaawansowane technologicznie, ale także transparentne i realnie użyteczne klinicznie. To przyszłość opieki nad pacjentami z nowotworami głowy i szyi, w którą już dziś warto angażować młodych lekarzy – podsumowuje dr Guastaldi.

Źródło: https://www.hsdm.harvard.edu

Jednym z najważniejszych czynników ryzyka rozwoju nowotworów obszaru szyi i głowy – w tym jamy ustnej – jest palenie papierosów. Dużą rolę w diagnozowaniu palaczy i zwracaniu uwagę na zwiększone ryzyko pojawienia się u nich raka odgrywają lekarze dentyści. – Lekarz dentysta jako jeden z pierwszych może podczas badania pacjenta zauważyć, że pali on papierosy. W takiej sytuacji warto wykonać tzw. minimalną interwencję, czyli wprost zapytać, czy pacjent pali, a jeśli uzyska się twierdzącą odpowiedź, dać mu kontakt np. do poradni leczenia uzależnień, gdzie otrzyma pomoc w walce z nałogiem – mówi dr n. med. Paweł Koczkodaj, absolwent zdrowia publicznego na WUM, specjalista zdrowia publicznego, adiunkt w Narodowym Instytucie Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie – Państwowym Instytucie Badawczym, ambasador Europejskiego Kodeksu Walki z Rakiem w Polsce.