KI ermöglicht viel frühere Diagnose von Krebs

Mikroskop: KI findet bei DNA-Methylierung Nadel im Heuhaufen (Foto: pixabay.com, Konstantin Kolosov)

Cambridge/London (pte010/20.06.2024/10:30) - Ärzte könnten mittels Künstlicher Intelligenz (KI) Krebs künftig deutlich früher diagnostizieren und damit eine signifikant raschere Behandlung durchführen, zeigt eine Studie der University of Cambridge ( https://www.cam.ac.uk ) und des Imperial College London ( https://www.imperial.ac.uk ). Krebs bleibt eine der größten Herausforderungen. Jährlich kommt es zu mehr als 19 Mio. Erkrankungen und zehn Mio. Todesfällen. Die evolutionäre Beschaffenheit dieser Krankheit macht es auch schwer, Tumore in einem späten Stadium zu behandeln.

Kodierung in vier Basen

Genetische Infos sind in der DNA über die Muster von vier Basen kodiert - und zwar A, T, G und C. Sie bilden die Struktur. Umweltbedingte Veränderungen außerhalb der Zellen können dazu führen, dass manche DNA-Basen durch das Hinzufügen einer Methylgruppe verändert werden. Dieser Vorgang wird als DNA-Methylierung bezeichnet. Jede einzelne Zelle verfügt über Millionen dieser Markierungen für eine DNA-Methylierung.

Veränderungen dieser Markierungen finden bei der frühen Entwicklung von Krebs statt. Daher könnten sie auch bei der Diagnose von Krebs mithelfen. Es lässt sich daher untersuchen, welche Basen sich in der DNA zu Krebs methyliert haben und auch, in welchem Ausmaß das stattgefunden hat. Das Identifizieren der spezifischen Signaturen der DNA-Methylierung, die für verschiedene Krebsarten bezeichnend sind, ist ähnlich wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.

Frühe Diagnose rettet Leben

Die Forscher haben eine KI mittels einer Kombination aus maschinellem Lernen und Deep Learning darauf trainiert, die Muster der DNA-Methylierung zu untersuchen und in der Folge 13 verschiedene Arten von Krebs zu identifizieren. Dazu gehören Brust-, Leber-, Lungen- und Prostatakrebs. Die Unterscheidung von gutartigem Gewebe ist mit einer Genauigkeit von 98,2 Prozent gelungen. Dieses Verfahren beruht auf Gewebeproben und nicht auf der Auswertung von DNA-Fragmenten in Blut.

Für den klinischen Einsatz wäre es noch nötig, das Modell weiter zu trainieren und an einer unterschiedlicheren Sammlung von Biopsieproben zu testen. Laut dem leitenden Forscher Shamith Samarajiwa würde ein frühes Erkennen von Krebs die Ergebnisse für diese Patienten drastisch verbessern. Die meisten Arten von Krebs sind, wenn sie früh genug diagnostiziert werden, behandel- oder sogar heilbar. Details sind im Fachmagazin "Biology Methods & Protocols" nachzulesen.

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