غربالگری زودهنگام سرطان با سگ ها و هوش مصنوعی در هند

در آزمایشگاهی نزدیک بنگلور، یک سگ بیگل هنگام بو کشیدن ناگهان مکث کرد، یک قدم عقب رفت، یک دور چرخید و دوباره به سمت ویال برگشت. دستگاه کنار او افزایش بسیار کوچکی را در تنفس و لرزشی ظریف در حرکت ثبت کرد. برای چشم انسان، این فقط یک لحظه کوتاه بود؛ اما برای حسگرها یک نقطه داده محسوب می‌شد. برای تیم داگنوسیس، این یک نشانه بود.

داگنوسیس، یک استارتاپ هندی، توانایی شگفت‌انگیز بویایی سگ‌های آموزش‌دیده را با یادگیری ماشین ترکیب کرده تا ابزاری غیرتهاجمی برای غربالگری زودهنگام سرطان بسازد. ایده در ظاهر ساده اما در اجرا پیچیده است: افراد حدود ده دقیقه در یک ماسک نخی نفس می‌کشند، ماسک مهر و موم می‌شود و به آزمایشگاه ارسال می‌گردد. سپس سگ‌های آموزش‌دیده نمونه‌ها را بو می‌کشند و هم‌زمان حسگرها تنفس، فعالیت مغزی، وضعیت بدن و ریزحرکت‌های آن‌ها را ثبت می‌کنند. در ادامه، الگوریتم‌ها این سیگنال‌ها را بررسی می‌کنند تا الگوهایی را بیابند که ممکن است به نشانه‌های شیمیایی مرتبط با سرطان اشاره داشته باشد.

تا این مرحله، نتایج به اندازه‌ای چشمگیر بوده که توجه‌ها را جلب کند. در یک تلاش چندمرکزی با مشارکت بیش از ۱۵۰۰ نفر در شش بیمارستان، داگنوسیس دقتی بالاتر از ۹۰ درصد را در هفت گروه سرطان گزارش کرده است. در یک کارآزمایی فاز دو که در نشریه کلینیکال آنکولوژی منتشر شد، این شرکت حساسیتی حدود ۹۰ درصد را برای تشخیص سرطان‌های مراحل اولیه در هفت دسته گسترده شامل بیش از ۲۰ نوع سرطان توصیف کرد.

این اعداد به این معنا نیستند که این روش آماده است جایگزین نمونه‌برداری یا آزمایش‌های تشخیصی تثبیت‌شده شود. متخصصان سرطان‌شناسی هشدار می‌دهند که یافته‌های امیدوارکننده باید در گروه‌های بزرگ‌تر و مستقل تکرار شوند تا بتوان این رویکرد را قابل اعتماد دانست. با این حال، مدل ترکیبی تشخیص بو توسط سگ و تقویت آن با هوش مصنوعی مزایایی دارد: نمونه‌گیری غیرتهاجمی است، بیماران هرگز با سگ‌ها تماس پیدا نمی‌کنند و سگ‌ها فقط با نمونه‌های مهر و موم‌شده کار می‌کنند، بنابراین خطرات ایمنی زیستی پایین می‌ماند.

سگ‌ها در مزرعه و آزمایشگاه داگنوسیس نزدیک بنگلور زندگی و تمرین می‌کنند. برنامه روزانه آن‌ها شامل ۳۰ تا ۶۰ دقیقه حضور روی سکوی بوکشی است؛ جایی که آموزش به شکل بازی طراحی شده و خوراکی تشویقی معمول‌ترین پاداش است. این گروه شامل بیگل‌ها، لابرادورها، ژرمن شپردها و نژادهای دیگری است که به دلیل توانایی بویایی و قابلیت آموزش‌پذیری انتخاب شده‌اند. آکاش کولگوده، یکی از بنیان‌گذاران، می‌گوید این حیوانات گاهی پژوهشگران را شگفت‌زده می‌کنند: سگ‌هایی که با بوهای مربوط به ده نوع سرطان آموزش دیده‌اند، در برخی موارد هنگام مواجهه با نوع یازدهم که هرگز برای تشخیص آن آموزش ندیده بودند، واکنش درست نشان داده‌اند.

این روایت هم هیجان‌انگیز است و هم پرسش‌برانگیز. آیا چنین عملکردی می‌تواند در برابر تنوع عظیم ژنتیکی، غذایی و محیطی هند پایدار بماند؟ آیا آزمایشگاه‌ها می‌توانند فرایند جمع‌آوری، مهر و موم کردن و حمل ده‌ها هزار نمونه تنفسی را در مقیاس بزرگ مدیریت کنند و در عین حال داده‌های حسگرها را یکدست نگه دارند؟ و آیا پزشکان و بیماران مسیر غربالگری‌ای را خواهند پذیرفت که در خط مقدم تشخیص به حیوانات متکی است؟

این طرح در پاسخ به یک نیاز فوری مطرح شده است. بر اساس اعلام آژانس بین‌المللی پژوهش درباره سرطان، هند در سال ۲۰۲۴ حدود ۱.۵ میلیون مورد جدید سرطان و بیش از ۹۰۰ هزار مرگ ناشی از آن را ثبت کرده است. غربالگری رایج سرطان در سطح جمعیت هنوز در بسیاری از مناطق محدود است؛ بنابراین یک ابزار کم‌هزینه، غیرتهاجمی و مناسب برای اولویت‌بندی بیماران می‌تواند شیوه پیگیری تشخیص زودهنگام سرطان را تغییر دهد، البته به شرط آنکه در کارآزمایی‌های بزرگ‌تر و مستقل، استحکام و اعتبار خود را ثابت کند.

مسیر پیش رو از یک جهت روشن است: مطالعات بزرگ‌تر و چندمرکزی که جمعیت‌های متنوع را دربر بگیرد، اعتبارسنجی کور انجام دهد و داده‌های باز را برای تحلیل مستقل فراهم کند. موانع عملی نیز کم نیستند؛ استانداردسازی جمع‌آوری نمونه، اطمینان از قابلیت اعتماد حسگرها و الگوریتم‌ها، و ایجاد اعتماد میان پزشکان و بیماران. با این حال، تصویر سگی که بر فراز یک ویال کوچک مکث می‌کند و واکنش‌های ظریفش توسط حسگرها ترجمه و سپس به دست الگوریتم خوانده می‌شود، نوع تازه‌ای از همکاری میان زیست‌شناسی و محاسبات را نشان می‌دهد. آیا این همکاری تشخیص زودهنگام سرطان را دگرگون خواهد کرد؟ زمان و علم دقیق پاسخ خواهند داد.