中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱中國科大)孫成研究組與合作者近日開發(fā)了一個高精度AI診斷工具，實現(xiàn)了對肝細(xì)胞癌復(fù)發(fā)風(fēng)險的預(yù)測，準(zhǔn)確率達(dá)82.2%。

北京時間3月13日，該項成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上。

中國科大孫成(左二)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗。中國科大 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)測肝癌復(fù)發(fā)是一個難題。研究團(tuán)隊將科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為可臨床應(yīng)用的計算病理學(xué)預(yù)測平臺——開放獲取的TIMES在線評分系統(tǒng)，上傳病理染色圖像即可獲得肝癌復(fù)發(fā)風(fēng)險評分，該系統(tǒng)通過量化免疫細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的空間分布特征，實現(xiàn)了對肝細(xì)胞癌復(fù)發(fā)風(fēng)險的預(yù)測。

“TIMES”評分系統(tǒng)全稱為“Tumor Immune MicroEnvironment Spatial”(腫瘤免疫微環(huán)境空間)評分系統(tǒng)，是首個結(jié)合空間免疫信息的肝癌復(fù)發(fā)預(yù)測工具。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)動的空間分析整合，創(chuàng)造了腫瘤微環(huán)境評估的全新方法。

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等五個具有顯著預(yù)后意義的基因標(biāo)記物，并把它們作為五個基本指標(biāo)，構(gòu)成了能有效預(yù)測肝癌復(fù)發(fā)的算法模型TIMES評分系統(tǒng)。

在231位患者的多中心驗證研究中，TIMES評分系統(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)測準(zhǔn)確率在50%左右。

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