Phát hiện ung thư giai đoạn đầu bằng học sâu

Quỳnh Chi (Theo Forbes)

Một kỹ thuật viên chuẩn bị mẫu tại phòng thí nghiệm của PFDeNA ở Tokyo, nơi các nhà nghiên cứu đang phát triển một hệ thống sàng lọc để phát hiện sớm ung thư từ các mẫu máu

Hãy tưởng tượng bạn đi xét nghiệm máu định kỳ trong đợt kiểm tra sức khỏe hàng năm và có thể chọn một tùy chọn sàng lọc cho biết liệu bạn có bị ung thư giai đoạn đầu hay không.

Một startup của Nhật Bản đang sử dụng công nghệ học sâu để hiện thực hóa bước tiến vượt bậc này trong cuộc chiến chống ung thư, một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới.

Bộ kỹ năng độc đáo

PFDeNA Inc. được thành lập vào năm 2016 với tư cách là liên doanh giữa DeNA, một gã khổng lồ internet Nhật Bản và Preferred Networks, startp về trí tuệ nhân tạo hàng đầu của Nhật Bản, để giải quyết các vấn đề phức tạp như phát hiện ung thư.

Nghiên cứu ung thư của PFDeNA bắt nguồn từ tầm nhìn của một trong những doanh nhân tiên phong của Nhật Bản.

Năm 1999, Namba Tomoko thành lập DeNA, một công ty dịch vụ trực tuyến và di động đã thành công vượt trội trong lĩnh vực thương mại điện tử và game.

Namba từ chức Giám đốc điều hành vào năm 2011 để chăm sóc cho người chồng mắc bệnh ung thư, nhưng cam kết chiến đấu với căn bệnh này đã truyền cảm hứng cho DeNA bắt đầu kinh doanh lĩnh vực chăm sóc sức khỏe với phòng thí nghiệm khoa học sinh học vào năm 2014.

Trong khi đó, Preferred Networks đã tiến hành nghiên cứu về tầm soát ung thư với Trung tâm Ung thư Quốc gia Nhật Bản từ năm 2015, nhưng cần một đối tác có chuyên môn về hoạt động và kinh doanh phòng thí nghiệm. Hai công ty đã quyết định sử dụng PFDeNA làm nền tảng hợp tác, bắt đầu vào năm 2018.

Nhà sáng lập DeNA, Namba Tomoko, cam kết chống lại bệnh ung thư đã truyền cảm hứng cho hoạt động kinh doanh chăm sóc sức khỏe của DeNA

Được dẫn dắt bởi các thành viên hội đồng quản trị bao gồm Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành DeNA Moriyasu Isao và Nishikawa Toru, giám đốc điều hành Preferred Networks, PFDeNA đang khai thác sức mạnh của học sâu, một kỹ thuật trí tuệ nhân tạo được mô hình hóa trên não, như một cách để phát hiện ung thư sớm nhất có thể.

Để làm được điều đó, liên doanh này đang xây dựng các công cụ máy tính cũng như một phòng thí nghiệm hiện đại có thể tìm thấy các dấu hiệu ung thư hầu như không thể phát hiện trong các mẫu máu thông thường.

Cách tiếp cận “sinh thiết lỏng” này trái ngược rất nhiều với các phương pháp hiện tại như hình ảnh phóng xạ và sinh thiết mô.

Yoneyama Hiroshi, giám đốc điều hành của DeNA và phó chủ tịch PFDeNA cho biết “chúng tôi muốn chuyển đổi dịch vụ chăm sóc sức khỏe từ mô hình chăm sóc bệnh tật, trong đó bệnh nhân được chăm sóc khi bị ốm, sang mô hình dựa trên y tế dự phòng.”

Với nền tảng về phát triển kinh doanh và chăm sóc sức khỏe, Yoneyama nhận thức sâu sắc về những thách thức mà hệ thống chăm sóc y tế ở Nhật Bản phải đối mặt.

“Việc phát hiện sớm ung thư rất cần thiết, không chỉ ở Nhật Bản mà còn ở nước ngoài. Có những trở ngại trong lĩnh vực sinh thiết lỏng nhưng chúng tôi tin rằng chúng tôi có thể vượt qua chúng dựa trên thế mạnh của hai công ty sáng lập của chúng tôi.” Yoneyama cho biết

Mỗi đối tác mang đến một bộ kỹ năng riêng cho thử thách này. Chuyên môn của Preferred Networks là phát triển các giải pháp AI tiên tiến. Còn DeNA có thể nhanh chóng đưa ra quyết định đầu tư quy mô lớn dựa trên kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực dịch vụ di động.

DeNA cũng là người chơi trong lĩnh vực kinh doanh chăm sóc sức khỏe và đã tích lũy được kinh nghiệm đáng kể trong việc đàm phán với các trung tâm y tế cũng như hoạt động của phòng thí nghiệm.

Vào năm 2014, DeNA đã bắt đầu một dịch vụ xét nghiệm di truyền trực tiếp đến người tiêu dùng có tên MYCODE, có thể phát hiện khuynh hướng mắc nhiều loại bệnh. Khoảng 90% người dùng MYCODE đã thay đổi lối sống để bảo vệ sức khỏe của họ.

Tìm kiếm những thay đổi trong phân tử

PFDeNA đặt mục tiêu tầm soát 14 loại ung thư, bao gồm ung thư phổi và tuyến tụy, và ước tính thị trường nội địa cho các dịch vụ này có thể trị giá khoảng 400 tỷ yên (3,8 tỷ đô la).

Startup này đang nghiên cứu để phát triển một hệ thống có thể phát hiện nhanh chóng các dấu hiệu nhận biết của 14 loại ung thư chỉ bằng một lần xét nghiệm máu, bao gồm những thay đổi về số lượng phân tử có thể chỉ ra khả năng hoặc sự hiện diện của ung thư.

Ví dụ, kháng nguyên đặc hiệu cho tuyến tiền liệt (PSA) là một loại protein được tuyến tiền liệt sản xuất, sử dụng để tầm soát ung thư tuyến tiền liệt. Các đột biến gen cũng có thể gợi ý liệu một bệnh nhân có nhiều khả năng mắc một số loại ung thư hay không.

PFDeNA đang kiểm tra các dạng biểu hiện của axit ribonucleic ngoại bào (exRNA) bao gồm microRNA (miRNA) như một công cụ sàng lọc tiềm năng cho nhiều loại ung thư.

Yoneyama Hiroshi, Phó Chủ tịch PFDeNA, Yoneyama Hiroshi, cho biết, ``chăm sóc sức khỏe phải được chuyển đổi từ mô hình chăm sóc bệnh tật sang mô hình dựa trên y tế dự phòng``

Nhiều nhà nghiên cứu ung thư hy vọng rằng những thay đổi nhất định trong các dấu ấn sinh học miRNA này có thể cho thấy sự hiện diện của ung thư ở các cơ quan khác nhau.

Abe Motoki, kỹ sư tin sinh học tại Preferred Networks cho biết “ngoài nguồn tài nguyên tính toán khổng lồ, dữ liệu chất lượng cao không thể thiếu đối với các phép tính học sâu chính xác cao để tạo ra một hệ thống sàng lọc chính xác.”

Abe phụ trách phát triển một mô hình dự đoán sử dụng học sâu. Ông cũng có quyền truy cập vào các tài nguyên tính toán của Preferred Networks bao gồm siêu máy tính MN-3, gần đây đã được xếp hạng hiệu quả năng lượng nhất thế giới trong danh sách Green500.

“Với một căn bệnh như ung thư tuyến tiền liệt, chỉ cần xem xét mức độ của một dấu ấn sinh học, đó là PSA. Nhưng chúng tôi đang cố gắng phát hiện nhiều loại ung thư bằng cách phân tích hơn một nghìn mức độ biểu hiện của exRNA, đó là cách mà con người có thể xử lý và đó là lý do tại sao chúng tôi cần công nghệ như học sâu ” Abe nói

Một sự hợp tác mạnh mẽ

Nhật Bản cung cấp một địa điểm lý tưởng cho các startup lĩnh vực y tế như PFDeNA, một phần là do các cuộc kiểm tra y tế sẵn có từ các nhà tuyển dụng và các thành phố tự quản, cũng như vô số dữ liệu y tế chất lượng cao.

Tại phòng thí nghiệm của công ty ở Tokyo, PFDeNA đang phân tích hàng nghìn mẫu máu được cung cấp với sự đồng ý của bệnh nhân của các tổ chức y tế như Trung tâm Ung thư Quốc gia Nhật Bản.

Công ty đang làm việc với hơn 10 trung tâm y tế để hướng tới mục tiêu xây dựng hệ thống tầm soát nhanh có thể là một phần của các đợt kiểm tra sức khỏe hàng năm trong tương lai.

Những mối quan hệ đối tác này, cùng với sự hợp tác với ngành và học viện, tạo thành một nền tảng vững chắc mang lại cho PFDeNA cơ hội tốt nhất để thành công trong nhiệm vụ của mình.

Abe Motoki, kỹ sư tin sinh học tại Preferred Networks, cho biết một hệ thống tầm soát ung thư chính xác đòi hỏi dữ liệu chất lượng cao.

Chính phủ Nhật Bản cũng đã ủng hộ những nỗ lực này. Với hệ thống chăm sóc sức khỏe toàn dân, người Nhật có xu hướng tập trung vào điều trị các vấn đề, ít chú ý đến việc phòng ngừa. Xu hướng này cùng với dân số già đã làm tăng nhu cầu chăm sóc y tế.

Trong khi vật lộn với những vấn đề này, chính phủ Nhật Bản đang cố gắng chuyển đổi hệ thống chăm sóc sức khỏe quốc gia thành một hệ thống tập trung nhiều hơn vào phòng ngừa.

Nhà nước cũng đang hỗ trợ các dự án R&D trong lĩnh vực dự đoán và can thiệp sớm dịch bệnh thông qua các chương trình như chương trình R&D Moonshot của Văn phòng Nội các.

“Chính phủ Nhật Bản rất quan tâm đến việc đưa ra các biện pháp để phát hiện và phòng ngừa ung thư, vì vậy chúng tôi phù hợp với bối cảnh của những gì họ đang làm về vấn đề này và hiện nó đang là xu hướng. Vì vậy, Nhật Bản, với tư cách là chính phủ nói chung, đang ủng hộ rất nhiều cho phong trào này và nắm quyền lãnh đạo trong lĩnh vực này” Yoneyama cho biết

Trong khi PFDeNA làm việc hướng tới việc xuất bản các kết quả nghiên cứu trên các tạp chí học thuật, startup này đang tham vấn với Cơ quan Dược phẩm và Thiết bị Y tế, cơ quan chịu trách nhiệm chứng nhận thuốc và thiết bị y tế ở Nhật Bản, để hợp lý hóa việc phê duyệt các dịch vụ của mình khi sẵn sàng ra thị trường.

Phòng thí nghiệm của PFDeNA đã xử lý hàng nghìn mẫu trong nhiệm vụ xây dựng dịch vụ phát hiện ung thư sớm.

Ishikura Kiyo, phó giám đốc kinh doanh chăm sóc sức khỏe của PFDeNA, cho biết “Nhật Bản là một xã hội già hóa, việc phát hiện ung thư sớm là một cách để giảm gánh nặng chi phí chăm sóc sức khỏe.”

“Sinh thiết là một chủ đề quốc tế nóng hiện nay. Dịch vụ này sẽ là loại hình dịch vụ đầu tiên trên thế giới và đây là một thách thức phức tạp cần vượt qua. Đó là một hành trình dài hạn nhưng chúng tôi đã bắt đầu. “

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *