Sztuczna inteligencja ulepszeniem w diagnostyce nowotworów
Każdego dnia nowotwór pochłania ponad 8 milionów ludzkich istnień. Z myślą o walce z tą epidemią Światowa Organizacja Zdrowia zachęca rządy do skupienia uwagi na wczesnym, nieinwazyjnym wykrywaniu, które znacznie zwiększa skuteczność leczenia. Niestety, obecne testy diagnostyczne oraz badania przesiewowe nie spełniają wymagań dotyczących dokładności, co oznacza, że wielu pacjentów pozostaje bez diagnozy. Chcąc umożliwić wczesną diagnostykę i badania przesiewowe dla nowotworów różnego typu, rumuński start-up Artificial Intelligence Expert (AIE), wspierany przez UE, opracował niezwykle dokładne narzędzie diagnostyczne. Rozwiązanie to, nazwane AI-MICADIS, wykorzystuje krążące cząsteczki mikroRNA zamiast krążącego DNA nowotworowego i krążących komórek nowotworowych, które są powszechniej wykorzystywane. Korzysta ono także z innowacyjnych algorytmów głębokiego uczenia podczas analizy reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), mikromacierzy i danych sekwencjonowania nowej generacji (NGS), odbywającej się w czasie rzeczywistym. Wszystkie z nich stanowią ważne czynniki w wykrywaniu najwcześniejszych etapów rozwoju nowotworu. „Wybierając istotne zmiany molekularne i wykorzystując sztuczną inteligencję, stworzyliśmy najlepszą dostępną, nieinwazyjną metodę diagnozowania i wczesnego wykrywania wielu typów nowotworu”, mówi Alexandru Floares, naukowiec z AIE i koordynator projektu AI-MICADIS finansowanego z funduszy UE. W ramach projektu AI-MICADIS firma AIE przeprowadziła studium wykonalności, aby przetestować narzędzie, zidentyfikować potencjalnych partnerów i opracować najlepszą strategię wprowadzenia AI-MICADIS na rynek.
Dokładność bliska idealnej
Skuteczność samego narzędzia AI-MICADIS została sprawdzona na 6 000 pacjentów. Dzięki temu naukowcom udało się rozszerzyć zastosowanie narzędzia z dziewięciu do trzynastu typów nowotworu. Dodali także nowe metody oparte na sztucznej inteligencji zdolne do uczenia się na podstawie jedynie kilku przypadków. Usprawnienie to pozwala na szybszą i tańszą weryfikację badań. Narzędzie AI-MICADIS zostało pierwotnie skonfigurowane do rozróżniania pomiędzy komórkami nowotworowymi a normalnymi. Jednak po konsultacji z onkologami naukowcy dowiedzieli się, że ważniejsze jest rozróżnienie pomiędzy nowotworem złośliwym a łagodnym. Niestety funkcja ta nie była możliwa przy ówczesnej konfiguracji systemu. W rzeczywistości, jeśli chodzi o odróżnienie postaci złośliwej od łagodnej, dokładność sztucznej inteligencji wynosiła jedynie 67 %, co znacznie odbiega od prawie idealnej dokładności diagnozy, na którą liczył zespół. Zespół AIE nie poddał się jednak i powrócił do etapu projektowania, aby ponownie opracować problem i stworzyć nowe techniki. „Ostatecznie udało nam się osiągnąć 99 % wskaźnik dokładności oraz wyposażyć narzędzie w zdolność do rozróżniania pomiędzy złośliwą a łagodną postacią choroby”, wyjaśnia Floares. „Ponadto udowodniliśmy, że wykorzystanie analityki danych i sztucznej inteligencji do łączenia różnych badań przewyższa jednorazowo przeprowadzone badanie na szeroką skalę pod względem kosztów, wydajności i wyników”.
Solidne uzasadnienie biznesowe
W odniesieniu do uzasadnienia biznesowego AI-MICADIS Floares zaznacza, że projekt ten pozwolił jego zespołowi poszerzyć wiedzę na temat potencjalnych klientów oraz lepiej zrozumieć złożone środowiska regulacyjne zarówno UE, jak i Stanów Zjednoczonych. „Wzmocniliśmy nasz zespół pod względem biznesowym i zidentyfikowaliśmy potencjalnych partnerów. Wygraliśmy także inne konkursy na projekty oraz stworzyliśmy listę potencjalnych inwestorów, co przybliża nas do wprowadzenie produktu na rynek”, mówi Floares. Obecnie AIE pracuje nad pozyskaniem funduszy potrzebnych, by wprowadzić narzędzie AI-MICADIS na rynek międzynarodowy, jednocześnie wzbogacając portfolio systemu o kolejne typy nowotworów.
Słowa kluczowe
AI-MICADIS, sztuczna inteligencja, AI, SI, nowotwór, Światowa Organizacja Zdrowia, WHO, testy diagnostyczne, głębokie uczenie