2016年,全球新发癌症数量超过1400万人,并导致了900万人的死亡。癌症在发达国家中已成为主要死亡原因之一,美国每年逝世的5个人当中有一人是因癌症致死。根据美国抗癌协会和国际癌症协会数据,所有的癌症都是越早治疗、治疗效果越好。癌症的早期发现,可以为病理诊断和治疗赢取更多的时间,能极大提高治愈率与患者生存周期及质量。癌症的早期筛查是个万亿级别的市场。
资本市场的火爆,得益于近十余年基因测序技术的迅猛发展,特别是在肿瘤领域的广泛应用。另一方面,机器学习技术在基因大数据处理上的大量应用,积累了前所未有的知识。这些全新的知识及组合为医疗界打开了一扇新世界的大门,使得医学工作者对许多疾病的认识、筛查和治疗都有了新的渠道和信息。
基因测序技术的进步使得基因分析更加的高效快捷
人可以被看作一台极其精密的仪器,人的一生,万亿计的细胞在体内不断复制更新,每代复制严格相同,但存在极其微小的错误率,造成所谓的基因突变。绝大多数突变无关紧要,少量突变造成抑制生长的基因的功能失常,或者激活生长基因,变成癌细胞。而癌细胞一旦逃避了免疫系统的监控,就造成生长失控变成癌组织。
一条人的基因组序列共有30亿位,按正常排版打印在A4纸上,大概有华盛顿纪念碑那么高。人与人之间会有小于千分之一的差异,癌细胞与自身的正常细胞基因组序列也会有细微的差别。基因测序的进步,让鉴别这些差别成为一件快速、高效、低成本的事。
计算机运算速度和能力的发展,进一步推动了基因分析的进步
由于人类基因组的复杂性,测序数据量非常庞大,一个人的全基因组测序数据可以达到上百G。普通的计算机技术和统计学方法无法在短时间内很好地处理这些信息,而机器学习的发展以及GPU运算的进步逐渐为科研工作者解决了这一难题。现在只需要将基因测序的数据输入经过机器学习反复训练的模型中,计算机就可以很快的分析出目标区域是否存在变异,进而找到可能变异的基因点位为医生提供更多的可用于诊断及治疗的信息。正是因为机器学习和基因测序技术的日渐成熟,以癌症筛查和诊断为首的各类疾病早筛项目渐渐成为科研及创投的热点。
机器学习是近年来非常火热的技术方向
简单来说,机器学习就是为计算机提供大量的数据,而这些数据都有他们各自对应的标签,例如我们想教会计算机识别图片中的动物,我们则要提供各种各样的动物图片,并且每一张图片都带有对应的标签,这个是猫,这个是狗等等。机器在分析大量的数据之后会在图片之中找到规律,例如猫在图片中大多是独来独往,而许多有狗的图片中还有别的动物或人类。通过这些信息,计算机不断地调整,更新它的数学模型。
当有新的图片到来时,计算机就可以根据建立好的模型来判断哪个是猫,哪个是狗。当然,这只是一个非常简单的机器学习的例子,现在的机器学习已经被广泛应用于自动驾驶,数据分析,信息挖掘,治疗诊断等等许多在过去只有人类能够胜任的工作。成百上千的学习模型被开发出来,甚至有许多不需要大量数据,或者不需要带标签的数据就能学习的模型。正如70-80年代计算机开始爆发一般,这确实是一个机器学习的黄金年代。
今天就为大家详细的阐述一下机器学习是怎样与基因测序紧密合作完成癌症早筛的。
ctDNA是什么
想理解基于基因测序的癌症早筛首先需要理解什么是ctDNA。ctDNA是circulating tumor DNA的缩写,也称为循环肿瘤DNA。是一种存在于血液、尿液、脑脊液等体液中的细胞外的基因片段,主要来自于坏死或凋亡的肿瘤细胞。ctDNA是癌症的特定标记物,如果能在血液中检测出ctDNA通常就意味着体内有癌症正在发生,这也是癌症早筛的基本原理。
然而,因为ctDNA和由正常细胞产生的游离DNA碎片是混合在一起的,只占所有游离DNA(cell-free DNA,cfDNA)含量的0.1%-1%之间,因此准确检测出ctDNA的难度相当的大。其中所涉及到的信号降噪,降低假阳性、假阴性的发生率等都是难度相当高的科研课题。
即使在体液中发现了ctDNA,由于血液循环,ctDNA可能来源于身体的任意一处,确定肿瘤在体内的生长位置也是另一件高难度的事情。得益于近些年肿瘤基因组测序结果的大量积累,科学家们发现了多种具有组织特异性的踪迹。通过机器学习的途径,结合这些踪迹信息,科学家们就能通过ctDNA来大致判断组织来源。
当然,人工智能的发展并不代表我们可以轻松地解决问题。尽管在现如今,机器学习,乃至深度学习已经拥有了许多开源的算法,哪怕只是一个普通人也可以在一定程度的学习后,运用现有的接口去开发一些简单的模型。但是也正是因为如此,不同层次的算法人才所做出的产品质量和效果也截然不同。正如汽车制造的普及使得人人都可以拥有自己的汽车,但是普通人与赛车手之间车技的差距却仍然非常明显。
同样,也因为这是个高度跨学科、知识密集型的领域,肿瘤早筛的创业团队在机器学习方面的专精程度和对肿瘤病理学的理解导致了产品质量和效果的巨大差距。譬如,由于人类基因组的高度复杂,和当前二代测序技术依然存在一定的错误,使得数据分析成为极为关键的一环。团队需要对测序数据的非常熟悉,精通数据挖掘的应用,以及对肿瘤临床知识有精准的理解。
来源:海投联盟
为你推荐
资讯 《互联网药品医疗器械信息服务备案管理规定》正式发布
提供互联网药品医疗器械信息服务的网站、客户端、应用程序,其首页或者主页面的显著位置应当持续公示互联网药品医疗器械信息服务备案编号。
2025-12-23 16:32
资讯 复星医药关于收购绿谷医药回复上交所监管工作函的详细内容
近日,复星医药收到上海证券交易所下发的《关于上海复星医药(集团)股份有限公司对外投资事项的监管工作函》(上证公函[2025]4038 号),经本公司核查,就有关情况回复如下。
2025-12-23 11:16
资讯 葛兰素史克新可来获批第四项适应症
今日,葛兰素史克中国宣布,中国国家药品监督管理局已批准新可来(美泊利珠单抗注射液)用于未充分控制的以血嗜酸性粒细胞升高为特征的慢性阻塞性肺疾病(COPD)成人患者的维持...
2025-12-22 21:11
资讯 中国首个且目前唯一!长期体重管理药物诺和盈获批心血管适应症
12月22日,司美格鲁肽注射液(商品名:诺和盈®)的心血管适应症上市申请获得中国国家药品监督管理局(NMPA)批准,适用于降低已确诊为心血
2025-12-22 18:48
资讯 加科思与阿斯利康就泛KRAS抑制剂JAB-23E73达成全球独家许可协议,里程碑付款最高可达20.15亿美元
12月21日晚间,加科思-B(01167)发布公告称,与阿斯利康就泛KRAS抑制剂JAB-23E73订立许可及合作协议。
2025-12-22 16:07
资讯 国家药监局进一步明确《Q12:药品生命周期管理的技术和监管考虑》国际人用药品注册技术协调会指导原则的适用问题
对于ICH Q12中提供的监管工具批准后药学变更管理方案(PACMP),国家药监局药品审评中心已发布《化学药品批准后药学变更管理方案技术指导原则(试行)》,并将根据国际上执行IC...
2025-12-20 10:46
资讯 特朗普宣布与安进、BMS等九家跨国药企达成协议,药价大幅降低
据当地时间周五美国白宫发布的消息,美国总统特朗普宣布与九家制药公司达成协议,这是一系列相关协议中的最新一批,这些协议旨在以降低部分美国人的药品价格来换取三年关税宽限期。
2025-12-20 10:29
资讯 备思复联合帕博利珠单抗显著改善肌层浸润性膀胱癌患者的生存期,无论患者能否耐受顺铂
思复联合帕博利珠单抗成为首个且目前唯一不含铂类化疗的治疗方案,在顺铂耐受肌层浸润性膀胱癌患者膀胱切除术前后使用中,可改善无事件生存期和总生存期
2025-12-19 15:37
资讯 我国60岁以上听损老人逾2000万
60岁及以上老年人群的听力损失患病率在各个年龄段当中居于首位,高达11 04%,据此推算,我国患听力损失的60岁以上老年人至少2000万人。约1 3的65岁以上老年人伴有听力残疾,约...
2025-12-18 21:44
资讯 中国低卫生资源地区宫颈癌综合防控项目在内蒙古敖汉旗落地,筑牢抵御宫颈癌的防线
由中国癌症基金会发起、默沙东(默沙东是美国新泽西州 肯尼沃斯市默克公司的公司商号)支持的中国低卫生资源地区宫颈癌综合防控项目于内蒙古自治区赤峰市敖汉旗正式落地
2025-12-18 16:23
资讯 安斯泰来将在2026年ASCO胃肠道癌症研讨会(ASCO GI)上公布其胃肠道肿瘤产品管线的最新临床数据
2期ILUSTRO研究评估佐妥昔单抗三药联合方案用于一线晚期胃癌和胃食管结合部(G GEJ)癌的队列结果入选最新突破性口头报告
2025-12-18 12:53










