中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)科大)孫成研究組與合作者近日開(kāi)發(fā)了一個(gè)高精度AI診斷工具，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肝細(xì)胞癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確率達(dá)82.2%。

北京時(shí)間3月13日，該項(xiàng)成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上。

中國(guó)科大孫成(左二)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。中國(guó)科大 供圖

肝癌是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大原因，手術(shù)切除后的復(fù)發(fā)率高達(dá)70%，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)肝癌復(fù)發(fā)是一個(gè)難題。研究團(tuán)隊(duì)將科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為可臨床應(yīng)用的計(jì)算病理學(xué)預(yù)測(cè)平臺(tái)——開(kāi)放獲取的TIMES在線(xiàn)評(píng)分系統(tǒng)，上傳病理染色圖像即可獲得肝癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分，該系統(tǒng)通過(guò)量化免疫細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的空間分布特征，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肝細(xì)胞癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)。

“TIMES”評(píng)分系統(tǒng)全稱(chēng)為“Tumor Immune MicroEnvironment Spatial”(腫瘤免疫微環(huán)境空間)評(píng)分系統(tǒng)，是首個(gè)結(jié)合空間免疫信息的肝癌復(fù)發(fā)預(yù)測(cè)工具。研究證明了免疫細(xì)胞的空間分布比其整體數(shù)量更能決定臨床預(yù)后，將空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和多光譜免疫組化技術(shù)與人工智能驅(qū)動(dòng)的空間分析整合，創(chuàng)造了腫瘤微環(huán)境評(píng)估的全新方法。

復(fù)發(fā)組織的代表性多色免疫組化圖像。中國(guó)科大 供圖

腫瘤微環(huán)境的空間異質(zhì)性表現(xiàn)為不同腫瘤區(qū)域呈現(xiàn)差異化的免疫細(xì)胞組成。自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)作為先天免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞，已有臨床數(shù)據(jù)提示腫瘤內(nèi)NK細(xì)胞浸潤(rùn)程度升高與患者生存預(yù)后顯著相關(guān)。

如何解釋NK細(xì)胞的分布與肝癌復(fù)發(fā)有關(guān)？研究團(tuán)隊(duì)基于61名患者的肝癌切片進(jìn)行了系統(tǒng)性的轉(zhuǎn)錄組-空間組學(xué)整合分析，解析多重免疫熒光高維數(shù)據(jù)，應(yīng)用梯度增強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法模型鑒定了SPON2等五個(gè)具有顯著預(yù)后意義的基因標(biāo)記物，并把它們作為五個(gè)基本指標(biāo)，構(gòu)成了能有效預(yù)測(cè)肝癌復(fù)發(fā)的算法模型TIMES評(píng)分系統(tǒng)。

在231位患者的多中心驗(yàn)證研究中，TIMES評(píng)分系統(tǒng)區(qū)分非復(fù)發(fā)和復(fù)發(fā)組織的準(zhǔn)確率為82.2%。現(xiàn)有的肝癌臨床分期系統(tǒng)，如巴塞羅那分期、TNM分期系統(tǒng)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率在50%左右。