Предварительные результаты нового исследования показывают, что простой тест слюны с использованием мощных алгоритмов искусственного интеллекта может помочь врачам выявить пациентов с раком, у которых высок риск тяжёлых побочных эффектов от широко используемого химиотерапевтического препарата.
Препарат 5-фторурацил (5-ФУ) применяется с 1950-х годов, что делает его одним из старейших химиотерапевтических средств, всё ещё используемых сегодня. Он остаётся основой лечения рака, применяясь почти в трети случаев химиотерапии при колоректальном, breast, head and neck, раке поджелудочной железы и желудка.
«Речь идёт не только об улучшении результатов, но и о спасении жизней», — говорит Карла Финкельштейн, профессор Института биомедицинских исследований Фралина при Медицинской школе Вирджиния Тек Карилион и старший автор исследования.
5-ФУ нарушает процесс создания и использования ДНК клетками. Раковые клетки быстро делятся и должны постоянно копировать свою ДНК. Препарат имитирует строительные блоки ДНК и нарушает этот процесс, останавливая рост раковых клеток.
Однако у некоторых пациентов есть генетические различия, которые не позволяют их организму правильно расщеплять препарат. В таких случаях 5-ФУ может накапливаться до токсичных уровней, вызывая серьёзные, а иногда и опасные для жизни осложнения. Примерно у каждого третьего человека снижена способность перерабатывать 5-ФУ. Хотя федеральное управление по контролю за продуктами и лекарствами рекомендует проводить скрининг, он не получил широкого распространения.
Учёные сосредоточились на мутациях в гене DPYD, который производит фермент, отвечающий за расщепление 5-ФУ. Сначала они проанализировали ДНК здоровых добровольцев и пациентов с раком, чтобы определить, могут ли образцы слюны надёжно выявлять известные мутации DPYD. Чтобы выйти за рамки известных вариантов, команда позже применила передовые инструменты искусственного интеллекта наряду с 3D-моделированием белков для оценки тысяч образцов.
«Подход, основанный на искусственном интеллекте, помог команде оценить структурное и функциональное воздействие ранее не распознанных мутаций в DPYD, выявив потенциально вредные варианты, которые традиционные методы могли пропустить», — говорит Кэтрин Браун, ведущий биоинформатик команды.
Несколько недавно выявленных мутаций DPYD у пациентов с колоректальным раком были предсказаны как нарушающие метаболизм 5-ФУ. Две из них были помечены как «патогенные» несколькими прогностическими инструментами и подтверждены клинической генетической базой данных.
Некоторые мутации высокого риска были обнаружены и у здоровых людей, что подчёркивает необходимость и возможность внедрения генетического скрининга на основе слюны для оценки риска на уровне широкой популяции, по словам Финкельштейн, которая возглавляет Лабораторию молекулярной диагностики Вирджиния Тек в Институте биомедицинских исследований Фралина.
«Если мы сможем заранее выявлять пациентов из группы высокого риска, мы сможем адаптировать планы их лечения, сократить количество госпитализаций и потенциально избежать фатальных осложнений», — говорит Финкельштейн, которая также является профессором биологических наук в Колледже наук. «Это реальный шаг вперёд в том, чтобы сделать лечение рака более безопасным, разумным и персонализированным».
Предварительные результаты были представлены ведущими исследователями проекта Джоном Янигой и Дзе́нисом Махмутовичем на симпозиуме ASCO по желудочно-кишечным ракам 2025 года, а также опубликованы в виде аннотации в журнале Journal of Clinical Oncology, что свидетельствует о раннем интересе к клиническому потенциалу исследования.
Среди соавторов — сотрудники Медицинской школы Вирджиния Тек Карилион и Центра лечения рака Блю Ридж.
Источник: Вирджиния Тек.