Nova ‘bola de cristal’ de resposta ao tratamento de leucemia descoberta usando IA

Cientistas da Duke-NUS Medical School, A*STAR’s Genome Institute of Singapore (GIS), Singapore General Hospital (SGH) e seus colegas em Cingapura usaram inteligência artificial (IA) para acelerar a descoberta de biomarcadores críticos que podem prever, no momento do diagnóstico , pacientes com leucemia mielóide crônica (LMC) que não respondem ao tratamento convencional. Com esse prognóstico precoce, esses pacientes poderiam receber um transplante de medula óssea que salva vidas durante os estágios iniciais da doença.

A LMC é um tipo de câncer no sangue que se desenvolve quando uma mutação genética resulta na ativação permanente de uma enzima chamada tirosina quinase. A mutação se forma em uma célula-tronco do sangue na medula óssea e faz com que a célula-tronco se transforme em uma célula leucêmica agressiva, que eventualmente assume a produção de sangue saudável.

O tratamento convencional para LMC é um inibidor de tirosina quinase (TKI), que desliga a tirosina quinase que foi ativada como resultado da mutação genética. No entanto, nem todos respondem da mesma forma a essas drogas. Em uma extremidade do espectro, alguns pacientes respondem excepcionalmente bem – a ponto de sua expectativa de vida ser considerada normal.

Por outro lado, alguns pacientes quase não respondem e sua doença progride para um estado agressivo chamado crise blástica, que é resistente a todas as formas de terapia padrão. Como o único tratamento para a crise blástica é o transplante de medula óssea, que seria mais eficaz quando realizado nos estágios iniciais da doença, descobrir se um paciente é resistente à terapia com TKI mais cedo pode significar a diferença entre sobrevivência ou morte precoce.

“Nosso trabalho indica que será possível detectar pacientes destinados a sofrer uma crise blástica quando consultarem seu hematologista pela primeira vez”, disse o professor associado Ong Sin Tiong, do Programa de Biologia de Câncer e Células Tronco (CSCB) da Duke-NUS, o principal responsável pelo estudo. autor. “Isso pode salvar vidas, já que os transplantes de medula óssea para esses pacientes são mais eficazes durante os estágios iniciais da LMC”.

“Com base nessas descobertas, pretendemos desenvolver testes clínicos simples que possam aconselhar os médicos sobre a escolha ideal de tratamento no momento do diagnóstico”, acrescentou o Dr. Vaidehi Krishnan, principal pesquisador do programa CSCB e primeiro autor do estudo.

“A análise de célula única juntamente com o poder da IA ​​forneceu uma bola de cristal para prever a resposta a medicamentos na leucemia”, disse o Dr. Shyam Prabhakar, diretor associado de sistemas espaciais e de célula única e líder sênior do grupo, biologia de sistemas e análise de dados na A* SIG da STAR.

O Assoc Prof Ong, juntamente com o Dr. Prabhakar e colegas do SGH, National Cancer Center Singapore (NCCS), o Cancer Science Institute of Singapore na National University of Singapore e o Advanced Cell Therapy and Research Institute, Singapore, geraram uma célula ‘ atlas’ de amostras de medula óssea retiradas de seis pessoas saudáveis ​​e 23 pacientes com LMC antes do tratamento.

O atlas permitiu ver os diferentes tipos de células e suas proporções em cada amostra. Os pesquisadores conduziram o sequenciamento de RNA no nível de uma única célula e empregaram algoritmos de aprendizado de máquina para determinar quais genes e processos moleculares foram ativados e desativados em cada célula.

O trabalho revelou oito características estatisticamente significativas em células de medula óssea pré-tratamento que foram associadas à sensibilidade ao tratamento com inibidores de tirosina quinase ou resistência extrema a ele.

Especificamente, os pacientes eram mais propensos a responder bem ao tratamento se suas amostras de medula óssea mostrassem uma tendência mais forte para glóbulos vermelhos prematuros e um tipo específico de “célula assassina natural” destruidora de tumores. À medida que as proporções dessas células na medula óssea mudaram, a resposta do paciente ao tratamento mudou.

A pesquisa pode levar a alvos de drogas para prevenir ou retardar a resistência ao tratamento e a crise blástica em pacientes com leucemia mielóide crônica.

“Os resultados do tratamento da leucemia mielóide crônica melhoraram tremendamente ao longo dos anos e muitas opções estão agora disponíveis para nossos pacientes. Saber qual tratamento funciona melhor para nossos pacientes aumentará ainda mais esses resultados e estamos entusiasmados com a possibilidade de poder fazê-lo, ” disse o Professor Associado Charles Chuah, do Programa CSCB da Duke-NUS, que também é Consultor Sênior do Departamento de Hematologia, SGH e NCCS.

A equipe planeja usar as descobertas para desenvolver um teste preditivo de resistência ao tratamento que os hospitais possam usar rotineiramente com seus pacientes.

O estudo foi publicado na revista Sangue.