Poprawa skuteczności przeszczepów nerek dzięki medycynie precyzyjnej wspieranej przez sztuczną inteligencję
Dla pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek przeszczep narządu może dawać najlepsze nadzieje na wyzdrowienie. Jednak pomimo postępów medycznych, takich jak leki immunosupresyjne, około 10% przeszczepów nerek jest odrzucanych w ciągu pierwszego roku, mówi Maud Racapé z Francuskiego Narodowego Instytutu Zdrowia i Badań Medycznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Biorąc pod uwagę tak wiele zaangażowanych czynników, przewidywanie odrzucenia jest wyzwaniem” — mówi Racapé, koordynator projektu EU-TRAIN(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Nasze narzędzie EU-TRACER wykorzystuje odpowiednie dane kliniczne, układu odpornościowego, genetyczne i biomarkery do ilościowego określenia indywidualnego ryzyka”. Narzędzie EU-TRACER, dostępne za pośrednictwem bezpiecznego interfejsu internetowego, pomaga lekarzom oceniać pacjentów w czasie rzeczywistym pod kątem wczesnych oznak odrzucenia przeszczepu, wraz z wysokim lub niskim ryzykiem powikłań, aby uniknąć niepotrzebnych procedur inwazyjnych. „Włączenie nieinwazyjnych biomarkerów i danych dotyczących ekspresji genów do parametrów opieki może poprawić dokładność przewidywania o około 30%” — dodaje Racapé.
Wielowymiarowe dane do stratyfikacji ryzyka
Projekt EU-TRAIN połączył istniejącą bazę danych ponad 5000 biorców przeszczepu nerki z nowymi danymi uzyskanymi z dwóch badań z udziałem pacjentów. W pierwszym z nich techniki uczenia maszynowego i zaawansowane modelowanie statystyczne przeanalizowały tysiące punktów danych od 554 pacjentów, aby ustalić, czy zarówno nowe, jak i zidentyfikowane już biomarkery mogą pomóc w przewidywaniu odrzucenia przeszczepu. „Wiele z testowanych biomarkerów, wykorzystujących wcześniej opublikowane wyniki(odnośnik otworzy się w nowym oknie), nie poprawiło znacząco przewidywań odrzucenia w porównaniu ze standardowym monitorowaniem, co podkreśla znaczenie rzeczywistych testów” — zauważa Racapé. „Wyjątkiem było CD4, białko, które aktywuje inne komórki odpornościowe, wraz z tak zwanymi «krążącymi anty-HLA DSA», przeciwciałami krwi, które atakują białka przeszczepionych narządów”.
Wykorzystanie medycyny precyzyjnej opartej na sztucznej inteligencji
Wyniki te stanowiły podstawę drugiego badania testującego narzędzie EU-TRACER wykorzystujące sztuczną inteligencję w celu oceny, czy monitorowanie oparte na biomarkerach bezpiecznie zmniejszyło liczbę biopsji wykonywanych w ciągu pierwszego roku po przeszczepie. Algorytm narzędzia, wykorzystujący dane dotyczące wybranych parametrów klinicznych, biologicznych i immunologicznych istotnych dla przewidywania odrzucenia — w tym nowym obiecującym nieinwazyjnym biomarkerze zwanym DNA bezkomórkowym pochodzącym od dawcy (dd-cfDNA) — został zastosowany u 342 nowych pacjentów po przeszczepie nerki. „Zamiast przeglądania przez lekarzy oddzielnych kart pacjentów, algorytm agreguje parametry zapewniające najlepszą predykcją” — wyjaśnia Racapé. W porównaniu z grupą kontrolną, w której stosowano standardowe monitorowanie zgodności, w grupie EU-TRACER anulowano 64% biopsji. W obu grupach odnotowano podobne wskaźniki odrzucenia przeszczepu, niewydolności nerek, utraty narządu dawcy i zgonów. „Wyniki te pokazują, że narzędzie EU-TRACER może być bezpiecznie stosowane w celu uniknięcia inwazyjnych biopsji protokolarnych” — zauważa Racapé.
Przejście od badań do zastosowań klinicznych
Ponieważ przewlekła choroba nerek dotyka ponad 100 milionów Europejczyków i powoduje roczne koszty zdrowotne w wysokości 140 miliardów euro(odnośnik otworzy się w nowym oknie), projekt EU-TRAIN pomaga zaspokoić pilną potrzebę dokładniejszej diagnostyki i skuteczniejszych metod leczenia. W szerszym ujęciu, projekt przyczynia się do realizacji europejskich inicjatyw na rzecz rozwoju medycyny spersonalizowanej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w celu poprawy wyników opieki zdrowotnej. Zespół rozszerza obecnie badanie wpływu narzędzia EU-TRACER, aby ocenić, czy może również pozwolić uniknąć biopsji w przypadku podejrzenia odrzucenia narządu. W międzyczasie urządzenie EU-TRACER będzie dalej walidowane na większych, bardziej zróżnicowanych populacjach pacjentów, z nowymi biomarkerami wprowadzanymi do modeli predykcyjnych. „Naszą wizją jest rozszerzenie platformy na inne przeszczepy narządów — trwają już prace dotyczące przeszczepu serca — aby pomóc w ustanowieniu medycyny precyzyjnej opartej na danych jako standardu w opiece nad przeszczepami”, podsumowuje Racapé.
