Αντιμετωπίζοντας το Κεντρικό Άλυτο Πρόβλημα της Ογκολογίας
Οι αναστολείς σημείων ελέγχου του ανοσοποιητικού έχουν μεταμορφώσει τη θεραπεία του καρκίνου από τότε που ο πρώτος εγκρίθηκε από τον FDA το 2011, ωστόσο κλινικές δοκιμές δείχνουν ότι μόνο το 10% έως 40% των ασθενών ανταποκρίνονται, ανάλογα με τον τύπο του καρκίνου. Όσοι δεν ανταποκρίνονται διατρέχουν κίνδυνο σοβαρών παρενεργειών, ενώ ο καρκίνος τους εξελίσσεται ανεξέλεγκτα.
Το COMPASS αναλύει τη δραστηριότητα σχεδόν 16.000 γονιδίων με γνωστούς ρόλους στις καταστάσεις των ανοσοκυττάρων, τις αλληλεπιδράσεις του μικροπεριβάλλοντος του όγκου και τα μονοπάτια σηματοδότησης. Το μοντέλο εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα από 10.184 όγκους σε 33 τύπους καρκίνου από τον Cancer Genome Atlas και στη συνέχεια βελτιστοποιήθηκε χρησιμοποιώντας αποτελέσματα από 16 κλινικές δοκιμές που εξέταζαν διαφορετικά σχήματα αναστολέων σημείων ελέγχου σε επτά τύπους καρκίνου.
«Η κατανόηση του ποιος θα ανταποκριθεί στους ICI δεν είναι ένα απλό κενό γνώσης», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Marinka Zitnik, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής πληροφορικής στο HMS και συνεργαζόμενο μέλος του Kempner Institute του Χάρβαρντ. «Είναι ένα από τα κεντρικά άλυτα προβλήματα στην ογκολογία.»
Υπεροχή έναντι Υφιστάμενων Μεθόδων
Στις δοκιμές, το COMPASS ξεπέρασε την καλύτερη υφιστάμενη προσέγγιση για την πρόβλεψη της απόκρισης στους αναστολείς σημείων ελέγχου κατά σχεδόν 10% κατά μέσο όρο, με αύξηση 8,5% στην ακρίβεια, βελτίωση 12,3% στον συντελεστή συσχέτισης Matthews και κέρδος 15,7% στην περιοχή κάτω από την καμπύλη ακρίβειας-ανάκλησης. Η ακρίβεια διατηρήθηκε σε διαφορετικούς τύπους καρκίνου, φάρμακα, πλατφόρμες αλληλούχισης γονιδιακών μεταγράφων και θέσεις βιοψίας.
Σε αντίθεση με τα αδιαφανή («μαύρο κουτί») συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, το COMPASS χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική μετασχηματιστή βασισμένη σε εννοιολογικό μοντέλο, που παρέχει ανθρώπινα ερμηνεύσιμα αποτελέσματα. Αναλύει τους όγκους βάσει 44 βιολογικά τεκμηριωμένων ανοσολογικών εννοιών, επιτρέποντας στους κλινικούς να κατανοούν το σκεπτικό πίσω από κάθε πρόβλεψη. Αυτή η δυνατότητα ερμηνείας βοήθησε στην εξήγηση ακραίων περιπτώσεων — για παράδειγμα, γιατί ορισμένοι ασθενείς με ανοσο-φλεγμονώδεις όγκους εξακολούθησαν να μην ανταποκρίνονται στη θεραπεία, και γιατί άλλοι με λεγόμενους «ανοσο-έρημους» όγκους ωφελήθηκαν από τη θεραπεία.
Κλινικές Εφαρμογές
Εάν επικυρωθεί σε προοπτικές κλινικές δοκιμές, το COMPASS θα μπορούσε να λειτουργεί ως εργαλείο κλινικής υποστήριξης αποφάσεων, βοηθώντας τους ογκολόγους να αντιστοιχούν ασθενείς με θεραπείες και βελτιώνοντας την εγγραφή σε κλινικές δοκιμές, εντοπίζοντας τους συμμετέχοντες που είναι πιο πιθανό να εμφανίσουν ουσιαστική ανταπόκριση. Η Zitnik και οι συνεργάτες της σχεδιάζουν να ελέγξουν εάν η ενσωμάτωση ηλεκτρονικών φακέλων υγείας και δεδομένων αλληλούχισης μεμονωμένων κυττάρων θα μπορούσε να βελτιώσει περαιτέρω την ακρίβεια.