Psy są w stanie wykryć nowotwór u człowieka – naukowcy chcą opracować sztuczną inteligencję, która będzie naśladowała czworonogi

Rak prostaty – trudny do zdiagnozowania

Rak prostaty jest drugim najczęściej występującym nowotworem u mężczyzn. Szeroko stosowanym narzędziem do jego wykrywania jest badanie specyficznego antygenu PSA, ale test często nie pozwala wykryć choroby lub prowadzi do nieprawidłowych diagnoz. Naukowcy postanowili stworzyć bardziej skuteczne narzędzie.

Badacze uzyskali mocz od 12 mężczyzn z potwierdzonym biopsją rakiem gruczołu krokowego o wysokim stopniu złośliwości i 38 mężczyzn, którzy mieli negatywne wyniki badania. Wykonali też analizę gatunków drobnoustrojów naturalnie występujących w moczu pacjentów. Ta metoda ujawniła różnice między próbkami pozytywnymi i negatywnymi pod względem nowotworu. Zebrali także lotne związki, które składają się na zapach każdej próbki moczu i przeanalizowali te substancje chemiczne za pomocą chromatografii gazowej. Odkryli, że ilości kilku z nich w próbkach raka były niższe lub podwyższone. Zdaniem Mershina taki stan rzeczy – pozorny brak spójnych biomarkerów raka prostaty podkreśla problem diagnozowania chorób na podstawie specyficznych związków chemicznych.

Psy – diagności

Część próbek moczu została zdiagnozowana przez Florin i Midasa – dwa psy, które przeszły wcześniej odpowiednie szkolenie. Podczas każdego testu pies badał karuzelę zawierającą jedną próbkę z wynikiem dodatnim oraz trzy próbki z wynikiem ujemnym w kierunku raka prostaty. Po wąchaniu każdego pojemnika z moczem zwierzę dokonywało selekcji i miało za zadanie wskazać pozytywną próbkę.

Praca nad „nano nosami”

Udział zwierząt w procedurze diagnostycznej jest niepraktyczny w przypadku badań przesiewowych prowadzonych na dużą skalę, dlatego naukowcy postanowili zrealizować pomysł – opracować „nano nosy”. Ostatecznym celem zespołu jest stworzenie algorytmu maszynowego, który stałby się analogiem zwierzęcych receptorów węchowych.

Mershin nie kryje nadziei, że producenci urządzeń będą zainteresowani innowacja, nad którą pracuje. „[Smartfon] ma już gałkę oczną – aparat. Ma już ucho, które jest mikrofonem. Prawie zaczyna przypominać ludzką twarzą! Ten dodatkowy zmysł w smartfonie jest niezbędny” – mówi fizyk.

Potrzeba dodatkowych badań

Eksperyment wypadł pomyślnie, ponieważ ANN wykryła próbki raka z dużą dokładnością, jednak ze względu na wykorzystanie niewielkiej liczby próbek, naukowcy twierdzą, że wyniki należy zweryfikować, przeprowadzić eksperyment ponownie i sprawdzić działanie mechanizmu maszynowego uczenia się na większej ilości danych.

W eksperymencie wykorzystano próbki od pacjentów w zaawansowanym stadium nowotworu. Wszystkim przyznano 9 w 10 stopniowej skali. Amanda Siegel, chemik analityczny i biofizyczny z Integrated Nanosystems Development Institute (INDI), sądzi, że wyniki badania to obiecujący pierwszy krok, ale ostatecznie trzeba będzie przyjrzeć się próbkom z niższymi wynikami w skali Gleasona, aby były bardziej praktyczne.