La IA avança en la detecció del càncer

La troballa, que permet, a més, diagnosticar les fases més primerenques de la infecció viral (com per exemple l’herpes simple tipus 1) a l’interior de les cèl·lules, ha sigut publicat a Nature Machine Intelligence. Aquesta eina ha sigut creada en col·laboració amb la Universitat del País Basc (UPV/EHU), el Donostia International Physics Center (DIPC) i la Fundació Biofísica Biscaia (FBB, que està localitzada a l’Institut de Biofísica).

Escaneig d’alta resolució

"Hem utilitzat un algoritme d’IA combinat amb una microscòpia d’alta definició per identificar cèl·lules tumorals de la pell", explica a aquest diari la professora de recerca ICREA Pia Cosma, coautora principal de l’estudi i investigadora del CRG. "El que és nou és que la combinació d’aquestes dues tecnologies ens porta a una resolució molt elevada".

L’eina es diu AINU (AI of the Nucleus) i escaneja imatges d’alta resolució de les cèl·lules. Les imatges s’obtenen per mitjà d’una tècnica especial de microscòpia anomenada Storm, que captura molts més detalls dels que poden detectar els microscopis normals. Les instantànies d’alta definició revelen estructures amb una resolució a escala nanomètrica. "La resolució d’aquestes imatges és prou potent com perquè la nostra IA reconegui patrons específics i diferències amb una precisió notable, inclosos els canvis en la forma en què s’organitza l’ADN dins de les cèl·lules, cosa que ajuda a detectar alteracions molt poc després que es produeixin", assegura Cosma, convençuda que, "algun dia", aquest tipus d’informació permetrà als metges "guanyar temps" per controlar la malaltia i "personalitzar" els tractaments.

Els autors de l’estudi avisen que encara han de superar importants limitacions abans que la tecnologia estigui a punt per ser provada o implementada en un entorn clínic. Per exemple, les imatges Storm només es poden fer amb equips especialitzats que normalment només es troben en laboratoris de recerca biomèdica. La instal·lació i el manteniment dels sistemes d’imatges que requereix la IA és una inversió important tant en equips com en competències tècniques. A més, en aquesta investigació els científics han utilitzat cèl·lules humanes de la pell, així com cèl·lules mare, però no cèl·lules primàries –la unitat més petita que pot viure per si sola– de pacients. Però, en "un temps", quan estigui més desenvolupada, aquesta tècnica serà una realitat als hospitals. "Ens servirà per detectar més precoçment el càncer", diu Cosma.

Dades visuals

L’AINU és un tipus d’IA dissenyada específicament per analitzar dades visuals com les imatges. Alguns exemples inclouen eines d’IA que permeten als usuaris desbloquejar telèfons intel·ligents amb la cara o d’altres que utilitzen els cotxes autònoms per comprendre i navegar per entorns mitjançant el reconeixement d’objectes a la carretera.

En medicina, les xarxes neuronals convolucionales (l’AINU n’és un exemple) s’utilitzen per analitzar imatges mèdiques com les mamografies o les tomografies computaritzades i identificar senyals de càncer que l’ull humà podria passar per alt. També poden ajudar els metges a detectar anomalies en ressonàncies magnètiques o imatges de rajos X, cosa que ajuda a dur a terme un diagnòstic més ràpid i precís.

L’AINU reconeix patrons a les cèl·lules a l’analitzar com es distribueixen i organitzen els components nuclears a l’espai tridimensional. Per exemple, les cèl·lules canceroses tenen canvis distintius a la seva estructura nuclear en comparació amb les sanes, com per exemple alteracions en la forma en què s’organitza el seu ADN o la distribució d’enzims dins del nucli.

Notícies relacionades

Quasi la meitat d'alumnes d'FP sense plaça no tenen els requisits

José María Lassalle: "La IA disputa la intel·ligència a l’ésser humà"

En paral·lel, la resolució nanomètrica de les imatges permet que la IA detecti canvis al nucli d’una cèl·lula només una hora després que sigui infectada per un virus. "El nostre mètode pot detectar cèl·lules que han sigut infectades per un virus molt poc després que comenci la infecció. Normalment, els metges triguen un temps a detectar una infecció perquè es basen en símptomes visibles o canvis més grans al cos. Però amb l’AINU, podem veure petits canvis al nucli de la cèl·lula immediatament", afirma Ignacio Arganda-Carreras, coautor de l’estudi i investigador associat d’Ikerbasque a la UPV/EHU i afiliat al FBB-Institut Biofísica i al DIPC a Sant Sebastià/Donostia.

"Es pot utilitzar aquesta tecnologia per veure com els virus afecten les cèl·lules gairebé immediatament després d’entrar al cos, cosa que podria ajudar a desenvolupar millors tractaments i vacunes. En hospitals i a la clínica, l’AINU podria utilitzar-se per diagnosticar infeccions a partir d’una simple mostra de sang o teixit, cosa que fa que el procés sigui més ràpid i precís", afegeix Limei Zhong, coautora principal de l’estudi i investigadora de l’Hospital Popular Provincial de Guangdong (GDPH) a Guangzhou, la Xina.