Psy pomagają nauczyć maszyny w jaki sposób wykrywać nowotwory

19 Luty 2021 | Jakub Barabasz | Nauka
Psy
Źródło: easyfundraising.org.uk

W badaniu typu proof-of-concept naukowcy wykorzystali diagnozy raka prostaty stawiane przez psy do stworzenia algorytmu uczenia maszynowego, którego celem jest wykrycie pewnego dnia nowotworów z dokładnością na poziomie psa.

Psy skuteczniejsze od maszyn

Dzięki niesamowitemu zmysłowi węchu psy są w stanie zidentyfikować charakterystyczne zapachy nowotworów z oddechu, moczu, a także kału. Jednak ze względu na brak wyszkolonych szczeniąt wyczuwających nowotwory, jest mało prawdopodobne, aby zwierzęta stały się powszechnie dostępne do rutynowej diagnostyki. Dlatego też najnowszym pomysłem naukowców jest to, aby psy nauczyły algorytmy maszyn do wykrywania chorób. Wykrywanie sygnału nowotworowego przez elektroniczne nosy nie jest nową koncepcją, ale te, które zostały opracowane do tej pory, wciąż nie mogą się równać z dokładnością psich nosów. Aby zbliżyć się do tej możliwości, zespół naukowców stworzył metodę proof-of-concept dla integracji psiego węchu z maszynową analizą zapachu raka prostaty.

Psy

Psy pomagają w diagnozach od 1989 roku

Rak gruczołu krokowego jest drugim co do częstości występowania nowotworem u mężczyzn - szacuje się, że w pewnym momencie życia dotyka on jednego na dziewięciu mężczyzn. Powszechnie stosowanym narzędziem do wykrywania choroby jest badanie antygenu specyficznego dla prostaty, ale test ten często nie wykrywa choroby lub prowadzi do błędnych diagnoz. Poszukując lepszych opcji diagnostycznych, badacze kierują się w stronę zapachowych biomarkerów raka prostaty w bukiecie chemicznym próbek moczu. Jeden z zespołów był w stanie wykryć raka prostaty poprzez analizę zapachu moczu z około 86% dokładnością.

Pomysł wykorzystania psów do wykrywania nowotworów został po raz pierwszy zaproponowany w 1989 roku. Początkowo stosowano go do diagnozy czerniaków. W jednym z badań z 2015 roku psy węszące choroby wykrywały raka prostaty z próbek moczu z dokładnością 98-99%. Co ważne niektóre szczeniaki wyszkolone do wykrywania określonego rodzaju raka, są w stanie wykryć inne nowotwory złośliwe. Dzieje się nawet pomimo niskiego podobieństwa zapachów wśród różnych nowotworów. Psy nie idą bowiem według listy molekuł, a zwracają uwagę na charakter zapachu.

Psy

Maszyny będą czerpać wiedzę od psów

Badacze zebrali lotne związki, które składają się na aromat każdej próbki moczu i przeanalizowali je za pomocą chromatografii gazowej ze spektrometrią mas. Naukowcy stwierdzili, że ilość kilku lotnych związków była podwyższona lub obniżona w próbkach nowotworowych, ale wyróżniające się związki chemiczne różniły się od tych zidentyfikowanych w innych badaniach. Ten pozorny brak spójnych biomarkerów dla raka prostaty uwypukla problem diagnozowania choroby na podstawie konkretnych związków lub zestawów związków. Jako pierwszy krok w kierunku opracowania elektronicznych nosów o podobnych możliwościach, badacze wykorzystali diagnozy psów do wytrenowania rodzaju sztucznej inteligencji zwanej sztuczną siecią neuronową do oceny lotnych związków chemicznych wykrytych w moczu za pomocą spektrometrii mas.

Psy

Artykuły, które mogą Cię zainteresować:

Śpisz nieregularnie? Grozi Ci depresja
Nauka zrobiła kolejny krok. Rozszyfrowano formę nowego lodu
Archeolodzy odkryli starożytną fabrykę piwa w Egipcie

Czytaj dalej