KI nutzt Chromatin als Biomarker zur (Früh-)Diagnose und Therapiebewertung von Krebs
Dezember 2023
Paul-Scherrer Institute, Villigen, Schweiz
Ergebnisse bisheriger Studien zeigen, dass Tumore durch sog. Sekretomsignale Einfluss auf die Chromatinkonformation in den mononukleären peripheren Blutzellen (PBMCs) nehmen. Zudem ist die Konzentration der Sekretome vom Stadium der Erkrankung abhängig. Im Anschluss hieran wird in der vorliegenden Studie das Potenzial von Chromatin-Biomarkern zur frühzeitigen Diagnose, sowie zur Therapiebewertung von Krebserkrankungen bewertet. Hierfür wurde zunächst die dreidimensionale Chromatinorganisation aus Blutproben 10 gesunder Probanden und verschiedener Tumorpatienten mit Fluoreszenzverfahren bildlich analysiert. Charakteristische Chromatinmuster und Merkmale wurden in probandenspezifische Datensätze transformiert und zur Vorhersage in ein maschinelles Lernsystem eingespeist. In einer ersten Testreihe wurden die Datensätze von 10 gesunden Probanden mit den Informationen von 10 Tumorpatienten verglichen. Die KI konnte hier mit einer hohen Sensitivität anhand der chromatischen Merkmale zwischen Gesunden und Erkrankten unterscheiden. In weiteren Testreihen konnte zudem gezeigt werden, dass die KI mit bis zu einer 89%igen Genauigkeit drei Tumorgruppen voneinander unterscheiden konnte. Abschließend wurde die Chromatinkonformation von 30 Tumorpatienten (jeweils 10 Gliom-, 10 Meningeom- und 10 Kopf-Hals-Tumorpatienten) untersucht, die sich einer Protonenbestrahlung unterzogen. Die Blutproben wurden zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten der Therapie entnommen und analysiert. Die Ergebnisse zeigten charakteristische zelluläre Veränderungen, die auf ein Ansprechen der Therapie hindeuteten und in zukünftigen klinischen Studien vertieft werden sollen. Zusammenfassend erweist sich die KI-basierte Chromatin-Biomarker-Analyse als eine neue und wertvolle Methode, die dabei helfen kann, Krebserkrankungen frühzeitig zu diagnostizieren, den Erfolg bzw. das Ansprechen patientenspezifischer Therapieansätze prädiktiv zu bewerten und invasive Eingriffe zur Diagnostik bei schwer erkrankten Patienten zu vermeiden.
Imaging and AI based chromatin biomarkers for diagnosis and therapy evaluation from liquid biopsies
Damien C. Weber, damien.weber@psi.ch
Eingestellt am: 19.12.2023
[1] https://www.nature.com/articles/s41698-023-00484-8[2] https://www.bionity.com/en/news/1182300/enabling-early-detection-of-cancer-ai-helps.html?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=bionityde&WT.mc_id=ca0264
