Các nhà nghiên cứu IBM phân tích cấu trúc tế bào ung thư vú bằng AI

Ung thư vú là loại ung thư thường gặp nhất và gây tử vong hàng đầu đối với phụ nữ ở nhiều quốc gia trên toàn thế giới, cùng với ung thư phổi và đại trực tràng. Theo số liệu thống kê của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Thế giới (IARC) vào năm 1998, ung thư vú đứng đầu, chiếm 21% trong tổng số các loại ung thư ở phụ nữ trên toàn thế giới. Còn các nghiên cứu mới nhất cho thấy rằng cứ 8 người phụ nữ trưởng thành thì sẽ có 1 người bị ung thư vú xâm lấn trong suốt cuộc đời của họ, và theo Tổ chức Y tế Thế giới, đã có 18.1 triệu ca mắc mới và 9.6 triệu ca tử vong do ung thư vú trên toàn thế giới vào năm ngoái. Như vậy có thể thấy ung thư vú thực sự là một kẻ giết người hàng loạt, với cơ chế ứng phó hết sức phức tạp mà trong nhiều năm qua đã có vô số nghiên cứu về nguyên nhân, bệnh sinh và phương hướng điều trị, nhưng kết quả thu được vẫn còn tương đối hạn chế.

• Nâng cao hiệu quả đánh giá tình trạng bệnh trầm cảm bằng các mô hình AI

Hiện tại, việc phát hiện sớm ung thư vú qua sự tầm soát ở những phụ nữ bình thường giúp cải thiện đáng kể tiên lượng bệnh cũng như kết quả điều trị chung, và may mắn thay, những nỗ lực đang được tiến hành tại Google, MIT và NYU để nhằm cải thiện độ chính xác của sàng lọc ung thư vú bằng công nghệ trí tuệ nhân tạo đã thu về được những thành công rất đáng khen ngợi, mở ra tiềm năng tầm soát ung thư vú trong cộng đồng hiệu quả hơn rõ rệt. Một ông lớn khác trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo - IBM - chính là cái tên mới nhất tham gia vào cuộc chiến chống ung thư vú. Trong một bài đăng trên blog ngày hôm qua, các nhà khoa học tại văn phòng IBM Zurich, Thụy Sĩ đã nêu chi tiết về dự án hợp tác giữa họ với Đại học Zurich nhằm phát triển một hệ thống dựa trên trí tuệ nhân tạo, có thể xác định và phân loại các khối u, tế bào miễn dịch cũng như mối quan hệ của những thành phần này. Hiện chi tiết về công trình nghiên cứu này được đăng trên tạp chí khoa học nổi tiếng Cell.

“Tuy rằng các nhà nghiên cứu, bác sĩ trên khắp thế giới đã làm việc không biết mệt mỏi để phát triển các phương pháp trị liệu mới nhằm chống lại căn bệnh ung thư vú, thế nhưng suy cho cùng thì những lý do chính gây tử vong liên quan đến ung thư vẫn là điều trị kháng thuốc, tái phát và di căn. Mục tiêu của chúng tôi trong dự án này không gì khác ngoài việc đặt nền tảng cho các phương pháp chẩn đoán và sàng lọc chính xác trong tương lai, có khả năng giúp bệnh nhân giành phần trăm chiến thắng cao hơn trong cuộc chiến chống lại căn bệnh quái ác này”, bà Marianna Rapsomaniki, người đứng đầu nhóm nghiên cứu của IBM chia sẻ.

• Google ứng dụng AI trong phát hiện các bệnh lý về mắt

Để đạt được điều đó, trước tiên, bà Rapsomaniki và các cộng sự của mình đã đưa ra giả thuyết rằng ung thư vú là một loại bệnh được xếp vào nhóm không đồng nhất - nghĩa là nó bao gồm các tế bào khối u với những đặc điểm được xác định bởi cấu trúc di truyền và ảnh hưởng thông qua môi trường giao tiếp cũng như tương tác với các loại tế bào không ung thư trong cơ thể như tế bào miễn dịch (immune cell), nguyên bào sợi (stromal cell), và tế bào nội mô (vascular cell). Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đưa ra thêm một giả thuyết rằng các yếu tố trong những “hệ sinh thái” dạng này có thể liên quan đến tiến triển bệnh và khả năng đáp ứng trị liệu.

Để chứng minh ý tưởng của mình, nhóm nghiên cứu đã tiến hành chọn lọc ra các mẫu không phải khối u từ 144 bệnh nhân và sử dụng phương pháp tế bào học khối lượng (mass cytometry) - một biến thể của phương pháp phân tích tế bào theo dòng chảy (flow cytometry) - nhằm phân tích và đo đạc khoảng 70 loại protein có trong hơn 26 triệu tế bào ung thư và tế bào miễn dịch. Tiếp theo, họ đã sử dụng một kỹ thuật dựa trên AI để xác định các quần thể khối u và tế bào miễn dịch khác nhau, sau đó tạo ra một biểu đồ chi tiết về “hệ sinh thái ung thư vú”, và sử dụng biểu đồ này để xác định sự không đồng nhất của các khối u riêng lẻ, cũng như định lượng sự bất thường của chúng so với các tế bảo không phải khối u.

• Mô hình AI của MIT có thể tự nắm bắt mối quan hệ giữa các đối tượng với lượng dữ liệu đào tạo tối thiểu

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích các đại thực bào và quần thể tế bào T liên quan đến khối u (những tế bào này có thể biểu hiện cả chức năng ức chế cũng như hỗ trợ khối u), và sau đó, liên kết những phát hiện đã tìm được với thông tin lâm sàng khác bao gồm mức độ bệnh hoặc mức độ xâm lấn của khối u.

Sau khi hoàn tất các bước thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các khối u ác tính thường bị chi phối bởi một kiểu hình thái tế bào khối u duy nhất, và mỗi khối u cũng là duy nhất trong thành phần tế bào của nó, trong đó, các khối u càng ác tính thường càng khác biệt so với phần còn lại. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đã tìm thấy những sự tương đồng trong hệ thống miễn dịch liên quan đến khối u, giữa các khối u ác tính.

Nhóm nghiên cứu tin rằng công trình này sẽ góp phần đặt nền tảng cho việc thiết kế các phương pháp điều trị y học chính xác và cho thấy rằng liệu pháp miễn dịch có thể là một phương pháp khả thi trong chẩn đoán sớm đối với một số nhóm bệnh nhân ung thư vú.

• Trí tuệ nhân tạo của Nhật Bản đã tạo ra được những người mẫu thời trang ảo siêu chân thực

“Qua công trình nghiên cứu, có thể thấy rằng một cách tiếp cận phù hợp với tất cả các phương pháp điều trị ung thư không phải lúc nào cũng hiệu quả. Dựa trên những phát hiện vừa qua, chúng tôi tin rằng một nhóm bệnh nhân ung thư vú cụ thể cũng có thể được hưởng lợi từ liệu pháp miễn dịch đối với quá trình điều trị của mình. Trong tương lai, chúng tôi sẽ đẩy mạnh tìm hiểu tính khả thi của liệu pháp miễn dịch trong các nghiên cứu bổ sung, có khả năng dẫn đến một thử nghiệm lâm sàng trên quy mô lớn”, bà Marianna Rapsomaniki kết luận.