10月10日，香港科技大學(xué)（以下簡稱港科大）發(fā)布消息，港科大領(lǐng)導(dǎo)的國際科研團(tuán)隊(duì)于近日揭示了原發(fā)性腦腫瘤在接受治療時(shí)的惡化機(jī)制，并研究出一套人工智能模型，可預(yù)測腦癌患者接受治療后的進(jìn)程和結(jié)果，為改善病人管理策略以及實(shí)施精準(zhǔn)腫瘤治療提供新方向。研究成果最近于《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》期刊上發(fā)表。

研究揭示導(dǎo)致腦癌復(fù)發(fā)的早期預(yù)測因子

“我們的研究主要是與北京天壇醫(yī)院合作，基于大數(shù)據(jù)的方法研究腦癌的復(fù)發(fā)機(jī)制，以及識別早期的預(yù)測因子，同時(shí)開發(fā)基于人工智能的新方法，潛在地給患者提供指導(dǎo)和幫助。”港科大生命科學(xué)部和化學(xué)及生物工程學(xué)系夏利萊夫人生命科學(xué)副教授王吉光在當(dāng)日的記者會(huì)上表示。

據(jù)介紹，彌漫性腦膠質(zhì)瘤是成年人最常見的原發(fā)性腦腫瘤，一般經(jīng)過手術(shù)，并結(jié)合放射式治療與使用化學(xué)治療藥物－替莫唑胺（TMZ）進(jìn)行治療。然而，TMZ化療往往只可延長患者約三個(gè)月的壽命，因?yàn)閹缀跛谢颊叨紩?huì)面對腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的問題，而醫(yī)學(xué)界至今仍未厘清這套標(biāo)準(zhǔn)療法促使腦膠質(zhì)瘤惡化的分子機(jī)制。

王吉光領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，全面分析了544位腦膠質(zhì)瘤患者的腫瘤分子樣本和臨床數(shù)據(jù)，當(dāng)中包括182名東亞患者，以辨識不同種類腦膠質(zhì)瘤演化的基因組和轉(zhuǎn)錄組預(yù)測因子。

透過大數(shù)據(jù)分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一些與TMZ抗藥性及腦膠質(zhì)瘤快速惡化相關(guān)的早期預(yù)測因子，包括患者于初次診斷時(shí)已發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)基因MYC的數(shù)量增多，或MYC的目標(biāo)基因被過度激發(fā)，這些情況均會(huì)誘發(fā)腫瘤在治療時(shí)發(fā)生超突變。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，如患者于初次診斷時(shí)，已發(fā)現(xiàn)CDKN2A基因缺失，他們后期腫瘤急劇惡化的幾率也更高。 此外，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，東亞人的腦腫瘤基因突變，跟白人比較有明顯差異。

“這些研究結(jié)果印證了為癌癥患者制定個(gè)人化治療方案的重要性。我們相信發(fā)現(xiàn)這些腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的早期預(yù)測因子，將有助發(fā)展針對這種惡性腫瘤的精準(zhǔn)治療，尤其能為復(fù)發(fā)患者帶來裨益。”王吉光說。

提示患者腫瘤演化方向，為預(yù)估患者預(yù)后提供參照

為了更好地評估患者接受治療的進(jìn)程及結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套名為CELLO2的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，用于初診后評估患者的病情。經(jīng)過訓(xùn)練的模型可以預(yù)測復(fù)發(fā)的腫瘤會(huì)否在TMZ化療下惡化，并識別高風(fēng)險(xiǎn)患者。

首都醫(yī)科大學(xué)北京天壇醫(yī)院副教授柴睿超介紹了對腦腫瘤患者的診療流程，以及模型在臨床中潛在的應(yīng)用場景。“我們每年的膠質(zhì)瘤患者在2000例以上。”柴睿超介紹，目前正在進(jìn)行前瞻性的臨床隊(duì)列的驗(yàn)證。通過預(yù)測模型，利用患者第一次手術(shù)的分子特征，可以在報(bào)告里提示患者腫瘤演化的方向，為其后續(xù)的臨床管理，包括復(fù)發(fā)后的治療提供參照依據(jù)。

北京天壇醫(yī)院教授暨北京市神經(jīng)外科研究所所長江濤曾公開表示，膠質(zhì)瘤患者往往面對復(fù)發(fā)，CELLO2是第一個(gè)可以通過原發(fā)腫瘤的分子特征預(yù)測復(fù)發(fā)腫瘤級別是否升高或耐藥的有效工具，為臨床管理患者和預(yù)估患者預(yù)后提供了重要參照。

對于未來計(jì)劃，團(tuán)隊(duì)表示，將通過整合更多患者數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)模型，有助研究其他導(dǎo)致腦腫瘤產(chǎn)生抗藥性的分子機(jī)制。團(tuán)隊(duì)目前正與香港中文大學(xué)、北京天壇醫(yī)院和上海華山醫(yī)院合作，開發(fā)一個(gè)整合醫(yī)學(xué)影像和多組學(xué)數(shù)據(jù)的人工智能平臺，推動(dòng)精準(zhǔn)神經(jīng)腫瘤學(xué)的發(fā)展。