Группа специалистов из института Макса Планка в Эрлангене (Германия) создала новый, быстрый и точный метод, позволяющий врачам анализировать клетки в образцах тканей раковых больных без участия квалифицированного патологоанатома. Они используют искусственный интеллект (ИИ) для оценки данных.
Во время операции по удалению рака требуется быстрая и точная информация об оперируемой ткани, чтобы направлять дальнейшие действия хирурга. Оперируя пациента, хирург отправляет образец биопсии патологоанатому для быстрой оценки. Ему необходимо оценить, например, является ли ткань здоровой или нет, или насколько далеко рак распространился в органы. Традиционный процесс такой интраоперационной диагностики требует много времени, ресурсов и труда.
Ученые смогли разработать метод, позволяющий проводить такой анализ твердых опухолей всего за 30 минут, причем точно и в отсутствие квалифицированного патологоанатома. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, они используют разработанный Институтом технологии машиностроения и автоматизации им. Фраунгофера измельчитель тканей для быстрого разделения биопсийных образцов до уровня отдельных клеток. Затем эти единичные клетки в реальном времени анализируются с помощью метода цитометрии деформируемости (real-time deformability cytometry, RT-DC), разработанного в лаборатории Гука. С его помощью они могут анализировать физические свойства до 1 000 клеток в секунду. Это в 36 тысяч раз быстрее, чем старые, более "традиционные" методы анализа деформируемости клеток.
При использовании метода RT-DC отдельные клетки проталкиваются с высокой скоростью через микроскопический канал, где они деформируются под действием напряжения и давления. Затем делается снимок каждой клетки. По изображениям ученые определяют различные физические свойства клеток, такие как их размер, форма или деформируемость
Ученые объединили измельчитель тканей и RT-DC с третьим инструментом — искусственным интеллектом. Модель ИИ оценивает большие сложные наборы данных, полученные при анализе RT-DC, и быстро определяет, содержит ли образец биопсии опухолевую ткань или нет. Использование ИИ также подтвердило важность деформируемости клеток в качестве биомаркера, поскольку результаты были значительно хуже, когда ИИ не был обучен учету этой переменной. В целом, вся процедура, включая обработку образцов и автоматизированный анализ данных, занимает менее 30 минут. Т.е. она достаточно быстра, чтобы быть выполненной во время операции. Важно отметить, что для оценки образца не требуется присутствие патологоанатома.
Помимо проверки на наличие опухолевых тканей, метод также использовался для выявления воспаления тканей в модели воспалительного заболевания кишечника.
В дальнейшем ученые намерены перенести свой метод в клинические условия, чтобы помочь или даже заменить классический патологический анализ.