Yapay Zeka Sıvı Biyopsiler ile Hastalıklara Teşhis Koyuyor

Araştırmacılar, göz sıvılarındaki binlerce proteini değerlendirmek ve hastalık ve yaşlanmaya neden olan hücresel etkenleri belirlemek için sıvı biyopsi tekniğini kullandı.

Yaklaşım aynı zamanda sıvılarla ilişkili diğer organlara da uygulanabilir.

Pek çok hastalığın tanısı, doktorun hastalık kanıtı aramak için bir organdan küçük bir hücre veya doku örneğini çıkardığı biyopsi yoluyla konur. Ancak biyopsiler, gözler veya beyin gibi yenilenmeyen organlarda geri dönüşü olmayan hasarlara neden olabilir. Bu durum araştırmacıların canlı insanlardaki bu organların hücre düzeyindeki aktivitelerini ve gen fonksiyonlarını incelemesini zorlaştırıyor.

Stanford Medicine'den Dr. Vinit Mahajan liderliğindeki bir araştırma ekibi, göz ameliyatı sırasında sıklıkla erişilebilen ve çıkarılan göz içindeki sıvıları analiz etme fikrini ortaya attı. Bilim adamları, bu göz sıvılarının, sağlığı veya hastalığı gösteren biyobelirteçler olarak hizmet edebilecek çeşitli hücreye özgü proteinlerle zenginleştirilmiş olabileceğinden şüpheleniyorlardı.

Araştırmacılar, göz ameliyatı geçiren 120 kişiden sıvı biyopsiler aldı. Bazılarının görme kaybına yol açabilecek koşulları vardı. Bunlar arasında retinadaki kan damarlarına zarar veren diyabetik retinopati ve göz içindeki iltihaplanma anlamına gelen üveit de vardı. Diğer sıvı biyopsiler ise kataraktı olan ancak gözleri sağlıklı olan kişiler de dahil olmak üzere sağlıklı insanlardan alındı. Sonuçlar 26 Ekim 2023'te Cell'de bildirildi .

Araştırmacılar, sıvı örneklerde bulunan tüm proteinleri tanımlamak için proteomik profil oluşturma adı verilen analitik bir teknik kullandılar. Önceki tekniklere göre önemli bir gelişme olan yaklaşık 6.000 benzersiz protein tespit ettiler. Ekip daha sonra farklı göz hücrelerinden elde edilen mRNA dizileme verilerini kullanarak, proteinleri onları oluşturan hücre türlerine kadar takip edebilecek algoritmalar oluşturdu. Gözde sinir hücreleri, kan hücreleri, bağışıklık hücreleri ve kan damarı hücreleri dahil olmak üzere bilinen 57 hücre türü bulunur. Her tür proteinleri gözün sıvı dolu bölgelerine salabilir. Ekip ayrıca dalak ve karaciğer hücreleri de dahil olmak üzere göz dışından 15 hücre tipine ilişkin verileri de içeriyordu.

Araştırmacılar, diyabetik retinopatili hastalardan alınan sıvı biyopsilerin, hastalık ilerledikçe değişen farklı protein modellerine sahip olduğunu buldu. Hastalığın belirteçleri, kan damarı büyümesini ve bağışıklık hücrelerini etkileyen proteinleri içeriyordu. Bulgular, bu durumun tedavisi için yeni stratejilere işaret edebilir.

Ekip ayrıca gözden alınan sıvı biyopsilerin Parkinson hastalığına dair erken ipuçları sağlayabileceğine dair kanıtlar da buldu. Bilim insanları, çoğunlukla retina sinir hücrelerinden gelen dokuz protein tespit etti ve bu proteinlerin, Parkinson hastalığı olan katılımcılarda önemli ölçüde arttığı görüldü. Bu bağlantıyı doğrulamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacaktır.

Araştırmacılar, makine öğrenimi ve yapay zekayı kullanarak gözün gerçek yaşını tahmin edebilen ve hızlanan yaşlanma belirtilerini tespit edebilen "moleküler saatler" oluşturdular. Erken evre diyabetik retinopatisi olan kişilerin gözleri, sağlıklı insanların gözlerinden yaklaşık 12 yıl daha yaşlı görünüyordu. Geç evre rahatsızlığı olanların gözleri, sağlıklı gözlerden yaklaşık 30 yıl daha yaşlı görünüyordu. Ve üveitli hastaların gözleri fazladan 29 yaşında görünüyordu.

Araştırmacılar, daha ileri çalışmalarla sıvı biyopsi tekniğinin, sıvılarla ilişkili diğer organlara da uygulanabileceğini söylüyor. Bunlar arasında omurilik sıvısı yoluyla beyin, idrar yoluyla böbrek, akciğer sıvıları yoluyla akciğerler ve sinovyal sıvı yoluyla eklemler bulunur.

Mahajan, "Gözün şaşırtıcı yanı, içeriye bakıp meydana gelen hastalıkları gerçek zamanlı olarak görebilmemizdir" diyor. "Öncelikli odak noktamız, bu anatomik değişiklikleri hastalarımızın gözlerinde moleküler düzeyde olup bitenlerle ilişkilendirmekti."

Kaynak: www.nih.gov