Ett test för att hitta tolv cancerformer i ett enkelt blodprov utvecklas av forskare i Stockholm och Uppsala under ledning av professorn och entreprenören Mathias Uhlén. Det bygger på avancerad proteinanalys och AI.
Forskare vid KTH, Uppsala universitet, forskningsinfrastrukturen SciLifeLab och Stanford University har analyserat blod från mer än 1 400 patienter med cancer och kartlagt innehållet av närmare 1 500 olika proteiner i deras blod. Med hjälp av AI, självlärande datoralgoritmer, kunde forskarna identifiera olika mönster av proteiner som gjorde det möjligt att urskilja alla de tolv cancerformer som fanns i patientgruppen. Dit hörde bland annat bröstcancer, prostatacancer och tjocktarmscancer.
Projektledaren Mathias Uhlén, professor i bioteknik vid KTH, jämför halvt på skämt, halvt på allvar upptäckten med det uppmärksammade företaget Theranos test som skulle göra det möjligt att upptäckta sjukdomar i en enda liten bloddroppe – men som visade sig vara en bluff. Grundaren Elizabeth Holmes dömdes i december till 12 års fängelse för bedrägeri.
– Hon påstod att hon kunde detektera hundra ämnen på en gång i en droppe blod, men alltihop var en stor bluff. Nu, knappt tio år efter avslöjandet, kan vi göra många tusen analyser i ett lika litet blodprov och det blir både känsligt och exakt. Så det som Theranos inte gjorde kan man nu göra – på riktigt. Det visar vilken enorm teknisk utveckling som skett det senaste decenniet, säger Mathias Uhlén.
Känslig proteinanalys revolutionerande
Nyckeln till det nya testet är delvis ökad datorkraft och AI-utveckling som gör det möjligt att analysera mycket stora datamängder på en gång. Men det krävs också moderna metoder för att detektera extremt låga halter av proteiner i vätska. Det har varit känt länge att proteiner i blod skulle kunna ge intressant information om sjukdomar, men mätningen har varit en enorm utmaning. Blod innehåller helt naturligt massor av proteiner, och de intressanta varianterna finns ofta i mycket låga halter. Halten av det vanligaste blodproteinet, albumin, är hundra miljarder gånger högre än halten av de så kallade cytokinerna, proteiner knutna till immunförsvaret som är högintressanta i sjukdomstester.
– Att mäta saker som är så oerhört olika i koncentration har varit omöjligt fram till för bara några år sedan. Men nu finns nya analytiska plattformar för proteiner som är helt revolutionerande. Det är ett paradigmskifte fullt i klass med det som vi sett inom DNA-analys under de senaste tjugo åren, säger Mathias Uhlén, som själv var med och grundade projektet the Human Protein Atlas 2003, en öppen databas som kartlägger alla människans proteiner.
Blodprov ska kunna tas hemma
När forskarna inledde projektet var de inte säkra på att det skulle gå att urskilja typiska mönster för alla de cancerformer som undersöktes. Det finns individuella skillnader i proteinhalter mellan människor, och dessutom variationer mellan cancertyper och mellan olika sjukdomsfall i samma cancer.
Efter några års arbete har man dock kunnat urskilja vad som tycks vara en unik profil för varje cancerform. I projektet har forskargruppen i samarbete med ett svenskt medicinteknikföretag använt en enkel provtagningsmetod. Målet är att blodprovet ska kunna tas hemma av privatpersoner som får ett testkit med en provnål och ett absorberande papper där en droppe blod placeras. Papperet skickas sedan till laboratorium för analys.
– Det här är i sin linda, men vi ser ett sätt att få hela logistiken att fungera nu. Tanken är att för varje person som testar positivt ska det finnas någon uppföljande analys förberedd. Då länkas man in i det system som redan finns, för exempelvis en mammografi eller koloskopi. Det är så det är tänkt, men där är vi absolut inte än, säger Mathias Uhlén.
Precisionen avgörande
Gruppens resultat presenteras i en så kallad preprint i tidskriften Nature, en forskningsartikel som ännu inte granskats. Nästa steg är granskning och publicering, och arbetet fortsätter med att utveckla testet och göra det mer exakt.
Precisionen i diagnostiska tester brukar mätas i något som kallas för en ROC-kurva. Den ger en siffra mellan 0 och 1, där 1 betyder fullständig precision. Siffran för alla de cancerformer som detekteras i det nya testet hamnar mellan 0,85 och 1, vilket enligt Mathias Uhlén är högt. Men för tester i en stor grupp symtomfria människor måste det bli ännu bättre.
– För vissa av de här cancrarna skulle man faktiskt få ganska många falska positiva. Om man testade en miljon människor skulle tiotusentals kallas in för undersökningar fast de egentligen var friska. Därför vill vi nu göra analyser på fler än de femtonhundra patienter vi haft, för att förhoppningsvis få bättre precision.
Utmaning att urskilja den allvarliga cancern
Mathias Uhlén och hans kollegor planerar också för ett samarbete med UK biobank, den stora brittiska biobanken med material från nästan en halv miljon medborgare. Att analysera material från personer som utvecklat cancer kanske fem eller tio år efter att de lämnade provet, skulle vara ytterligare ett sätt att söka tidiga markörer för cancersjukdomar.
Men Mathias Uhlén är noga med att påpeka att det är svårt att finna riktigt bra biomarkörer, vare sig det är för cancer eller för andra sjukdomar. ”Bruset” från ovidkommande information är stort vid analyserna och det krävs många omgångar av validering innan nya tester kan betraktas som säkra.
Vad gäller cancer tillkommer utmaningen att alla som får cancer faktiskt inte bör behandlas.
– Nästan all cancer finns i godartade former, i väldigt elakartade former och allt däremellan. Det förekommer att människor har cancer utan att någonsin hinna få symtom. Det är en stor utmaning för framtiden att sortera ut dem som verkligen behöver behandling, så att vi räddar liv snarare än skapar problem genom onödiga behandlingar med stora konsekvenser. Det vi har gjort i vårt projekt är att träna vår algoritm på patienter som faktiskt lider av sin cancer. På det sättet hoppas vi hitta proteinprofiler som faktiskt spelar roll för patienten.
Mathias Uhlén räknar med att testet borde kunna testas i liten skala i vården inom tre eller fyra år. Men för en bred testning kommer det dröja längre, även om allt fungerar som det är tänkt.
– Kanske kommer man på sikt kunna screena alla människor mellan 50 och 70 års ålder, en gång om året eller vartannat år. Men allt beror på hur specifikt vi kan göra testet.