חוקרים בטכניון: כלי AI שלנו גילה בסרטן מה ששיטות אחרות החמיצו

אפיון של תאים בודדים הוא אתגר טכנולוגי חשוב בעולמות הביולוגיה והרפואה, ובמיוחד בהקשר של אבחון מחלות. אפיון כזה מאפשר לזהות, כבר בשלב מוקדם של המחלה, שיבושים תאיים המעידים עליה.

אחת הדרכים לאפיון תא בודד הוא ריצוף RNA (scRNA-seq). ריצוף כזה אומנם מספק "תמונה" של התא הבודד ברזולוציה גבוהה, אך המידע המתקבל ממנו הוא מורכב ורועש, מה שמקשה על זיקוקו לטובת אבחון שיבושים ומחלות.

פלטפורמה חלוצית שפיתח ד"ר דביר ארן מהפקולטה לביולוגיה בטכניון מספקת אינטגרציה ואנליזה איכותיות של נתונים המתקבלים מריצופי RNA של תאים בודדים מרובים. הפלטפורמה, הקרויה CellMentor,מוצגת בכתב העת Nature Communications. על המחקר חתומות לצד ד"ר ארן הסטודנטיות אור הבדלי, שעשתה את המאסטר במעבדת ארן, וקייט פטרנקו, שסיימה תואר שני בהנחיית ד"ר ארן והמשיכה לדוקטורט בפקולטה לרפואה.

הפלטפורמה שפיתחו השלושה, CellMentor, היא שיטה של למידת מכונה המבוססת על גישה חדשה שהחוקרים מכנים "הפחתת ממד מודעת". הכלי מציג ביצועים מצוינים בכמה היבטים:

1. אנליזה מוצלחת הן בסימולציות מורכבות והן על נתוני אמת.
2. הצלחה באנליזה של ריצוף תאים שונים כגון תאי דם, לבלב או מלנומה.
3. ביצועים טובים גם באפיון תאים ששכיחותם בדגימה נמוכה מאוד (בסביבות אחוז אחד).

לדברי ד"ר ארן, "הכלי הזה אפקטיבי לא רק ברמה התאורטית. במחקר נפרד במעבדה שלנו בדקנו באמצעות CellMentor תאים מגידול סרטני מוצק (נוירובלסטומה) וכך גילינו מנגנון שאי אפשר היה לגלות בשיטות סטנדרטיות. לסיכום, במאמר ב-Nature Communications אנחנו מציגים פלטפורמה חדשה ויעילה לניתוחים אינטגרטיביים של נתוני scRNA-seq ממקורות מגוונים. פלטפורמה זו כבר מסייעת באינטגרציה של ריצופי RNA מרובים, בהעמקת ההבנה של רקמות מורכבות ובחקר מחלות על סמך דפוסים תאיים".

במחקר תמכו הקרן הלאומית למדע וקרן עזריאלי.