Adnkronos Róm, 13. október (Adnkronos Salute) – Þarmaflóran getur spáð fyrir um áhættu einstaklings á að fá krabbamein í ristli og endaþarmi og gæti orðið sannkallaður vísir um heilsufar snemma, grundvöllur óinngripandi og sérsniðinna skimunarprófa. Þetta kom fram í sameiginlegri rannsókn Háskólans í Bari Aldo Moro, eðlisfræðideildar háskólans og jarðvegs-, plöntu- og matvælafræðideildar Háskólans í Flórens og Þjóðarstofnunar kjarnaeðlisfræði (INFN).
Rannsóknin, sem er hluti af verkefni sem fjármagnað er af Þjóðarrannsóknarráðinu (NRRP), er undir stjórn prófessors Sabinu Tangaro við Háskólann í Bari og birtist í Gut Microbes, leiðandi alþjóðlegu tímariti um rannsóknir á þarmaflórunni. Samkvæmt fréttatilkynningu kynnir rannsóknin nýstárlega og persónulega nálgun við snemmgreiningu krabbameins í ristli og endaþarmi, byggða á notkun útskýranlegrar gervigreindar (XAI) til að greina örverusnið í þörmum. Höfundar rannsóknarinnar eru eðlisfræðingar, læknar og líffræðingar sem sameinuðu þekkingu sína til að þróa nýstárlega og gagnsæja nálgun við snemmgreiningu.
Byrjum á einni forsendu: krabbamein í ristli og endaþarmi er næst algengasta orsök krabbameinsdauða um allan heim. Til að ákvarða þetta felur núverandi greiningarstaðall í sér ristilspeglun, ífarandi próf með takmarkaða upptöku. Því er brýn þörf á þróun annarra, óífarandi og árangursríkra aðferða til að greina snemma þá sem eru í áhættuhópi. Ristilkrabbamein þróast í gegnum vel skilgreinda þróunarröð - frá heilbrigðri þekjuvef til kirtilæxlis til ífarandi krabbameins - en sameindaferlarnir sem liggja að baki þessari framvindu eru enn að hluta til óþekktir. Vaxandi rannsóknir á þarmaflórunni benda til þess að ákveðnar bakteríutegundir sem eru til staðar í þörmum geti gegnt lykilhlutverki í tilurð og framgangi ristilkrabbameins, haft áhrif á bólgu, ónæmissvörun og frumuefnaskipti.
Rannsóknin, sem háskólarnir í Bari og Flórens þróuðu ásamt Þjóðarstofnun kjarnaeðlisfræði (INFN), notaði útskýranlega gervigreind (XAI) til að greina erfðafræðilegar raðgreiningargögn úr saursýnum frá 453 sjúklingum, með það að markmiði að bera kennsl á örverufræðilega merki sem spá fyrir um tilvist kirtilæxla eða æxla. Líkanið sýndi framúrskarandi frammistöðu og greindi nákvæmlega einstaklinga í áhættuhópi, jafnvel í óháðum hópi ítalskra sjúklinga, þar sem það náði 89% nákvæmni í að bera kennsl á tilvik sem voru raunverulega í áhættuhópi, sem lágmarkaði falskar viðvaranir. Þökk sé útskýranlegri nálgun var einnig hægt að bera kennsl á mikilvægustu bakteríutegundir, svo sem Fusobacterium og Peptostreptococcus (sem tengjast aukinni áhættu) og Eubacterium eligens hópnum (sem tengist minni áhættu).
Auk þess að spá fyrir um áhættu hefur gervigreind — upplýsingar um yfirlýsingar — gert það mögulegt að afhjúpa falda tengsl milli baktería. Einn nýstárlegasti þáttur rannsóknarinnar var notkun SHAP-víxlverkunargilda, sem gerði vísindamönnum kleift að fara lengra en að bera kennsl á einstakar bakteríur til að greina víxlverkun milli örveruættkvísla og samanlögð áhrif þeirra á krabbameinsáhættu. Örveruflóran var því túlkuð sem flókið net þar sem örverur geta virkað samverkandi eða andstæð. Greiningin benti á undirhópa sjúklinga með kirtilæxli með bakteríusnið svipað og sést hjá krabbameinssjúklingum, sem bendir til tilvistar örverufræðilegra umbreytingarástanda sem hugsanlega er hægt að greina áður en klínísk einkenni æxlisins koma fram.
Í þessum undirhópum með meiri áhættu komu fram miðlægar bakteríuættkvíslir (miðstöðvar) sem virðast gegna lykilhlutverki í örverunetkerfinu: í sumum tilfellum var Peptostreptococcus tengdasti hnúturinn, með sterkum víxlverkunum við Fusobacterium, Parvimonas og Porphyromonas; í öðrum var miðja netkerfisins ríkjandi af Fusobacterium, með framlagi frá öðrum ættkvíslum eins og Lachnospiraceae UCG-010. Þessar endurteknu örverusamsetningar, frekar en einangruð nærvera einstakra baktería, virðast tengjast hæstu áhættusniðum, sem ryður brautina fyrir áhættumat sem byggir á gangverki örveruvistkerfisins frekar en á einstökum merkjum. Þökk sé notkun útskýranlegrar gervigreindar býður þessi vinna upp á spálíkan sem er ekki aðeins áhrifaríkt, heldur einnig gagnsætt og túlkanlegt, sem hvetur til mögulegrar samþættingar þess í klíníska starfsemi til að bæta sérsniðnar forvarnir gegn ristilkrabbameini.
„Þessi rannsókn kennir okkur að það er ekki nóg að vita hvaða bakteríur eru til staðar: við þurfum að skilja hvernig þær hafa áhrif hver á aðra. Það er örverunetið sem skiptir máli,“ útskýra verkefnisstjórinn Sabina Tangaro og Amedeo Amedei (Háskólinn í Flórens). „XAI gerir okkur kleift að skilja örveruflóruna sem flókið kerfi, en með verkfærum sem læknar hafa aðgang að.“