Artikkel

Vil diagnostisere flere sjeldne kreftformer med bildeanalyse

Fritz Albregtsen
Fritz Albregtsen forklarer hvordan man kan bruke matematiske og statistiske metoder på kromatinet i cellekjernen. Gunhild M . Haugnes/UiO Bruk bildet.

Vil diagnostisere flere sjeldne kreftformer med bildeanalyse

Forskere vil finne ut om ny bildeanalyse-teknologi også kan brukes til flere sjeldnere krefttyper. Big Data, avansert matematikk, statistikk og dyp læring er blant teknologiene som tas i bruk.

Andreas Kleppe dokumenterte i fjor høst i sin doktorgrad bildeanalyse-teknologi som kan gi en mer treffsikker kreftdiagnose og dermed avgjøre hvor alvorlig kreften er.

Teknologien går ut på at det tas bilder i mikroskop av cellekjernene.  Kromatinet i cellekjernen (DNA pluss proteiner) farges med en standard metode (Feulgen), og får ulike gråtoner, avhengig av hvor tettpakket kromatinet er. Dermed kan man bruke matematiske og statistiske metoder til å beskrive teksturen i cellene.

Testet på noen kreftformer

Metoden er testet på vanlige kreftformer som tykktarms- og endetarmskreft, prostatakreft og eggstokkreft, samt to mer uvanlige typer livmorkreft. Resultatene er svært gode.

Doktorgraden har fått stor oppmerksomhet. Og i februar fikk Kleppe og medforskerne publisert en artikkel i det prestisjetunge tidsskriftet The Lancet Oncology – med utgangspunkt i Kleppes doktorgrad.

Langsiktig forskning

Fritz Albregtsen
Fritz Albregtsen forteller at forskerne har mange ideer til hvordan de kan gå videre med å utvikle enda bedre diagnoseverktøy for kreft basert på bildeanalyse. Foto: Gunhild M. Haugnes/UiO Bruk bildet.

– Det er veldig hyggelig og oppmuntrende, ikke minst for Andreas Kleppe. Men også for hele miljøet, som har jobbet med bruk av bildeanalyse i helsesektoren i nærmere 20 år, sier en fornøyd professor Fritz Albregtsen ved Institutt for informatikk – en av Kleppes veiledere.

Han forteller at et betydelig antall forskere og doktorgradsstipendiater har vært i sving både ved UiO og Oslo universitetssykehus (OUS). En betydelig innsats fra laboratorieteknikere, patologer og systemutviklere er også en forutsetning for det arbeidet som er gjort.

– Vi har kunnet velge og vrake i dyktige forskere, og vi kan bruke topp moderne laboratorier og infrastruktur ved OUS, sier Albregtsen.

Og forskningen fortsetter med uforminsket styrke framover. Gjennom Forskningsrådets fyrtårnprosjekt DoMore! sikres finansiering til midten av 2021.

Mange ideer, mange teknologier

Framover vil forskerne ikke bare teste og evaluere funnene som allerede er gjort. Ideene blomstrer. Blant annet vil metoden utviklet i Kleppes prosjekt også testes for å se om man også kan stille bedre diagnose på andre og sjeldnere kreftformer.

Så langt har man arbeidet med mikroskopibilder av én og én cellekjerne - hvor bildet er en projeksjon fra 3D til 2D av kjernen. Albregtsen og co ser også på hvordan man kan arbeide med tynne snitt gjennom kreftsvulstene, slik at informasjonen fra hver cellekjerne er gitt i et vilkårlig snitt-plan gjennom kjernen.

Til avbildningen brukes avanserte scannere med høy oppløsning istedenfor mikroskop.

kreftceller, kromatin

 De grønne områdene i cellekjernen viser det såkalte kromatinet. Det kan si mye om pasientens prognose. Illustrasjon: OUS

I forskningen jobbes det mye med avansert bildeanalyse. Men også en lang rekke andre teknologier er sentrale. Ikke minst Big Data, matematikk, statistikk, fysikk, dyp læring og nevrale nett.

Følg med på forskningen i teknologi og realfag: Følg oss på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Tverrfaglig forskning

Normalt vil et hundretalls egenskaper for hver cellekjerne legges inn i et klassifikasjonssystem for å avgjøre om kreften er aggressiv eller ikke. Vanligvis analyserer man matrisene til et relativt lite antall cellekjerner for å kunne fastslå prognosen. Dermed blir resultatet ganske usikkert.

– Vår styrke er at vi bruker veldig få egenskaper og mange cellekjerner (omtrent 20 000) pr. pasient. I tillegg er vi veldig strenge med oss selv når det gjelder testing og evaluering av resultatene. Det er ikke for ingenting at fyrtårn-prosjektet heter DoMore!, sier Albregtsen.

Også Albregtsens bakgrunn som astrofysiker har kommet til nytte i prosjektet. Ikke minst gjelder det bruk av begreper fra termodynamikk, statistikk og informasjonsteori.

– Tverrfaglig forskning og bruk av flere teknologier er den store suksessformelen for gode resultater, mener Albregtsen

The Lancet Oncology trykket ikke bare en vitenskapelig artikkel, men har også med en kommentar fra Glen Kristiansen, professor i patologi ved universitetssykehuset i Bonn i Tyskland.

Han hyller forskningsfunnet og metoden og mener det kan gi patologene nye og bedre verktøy. Han kaller det en «excellent study» som er et godt eksempel på hva man kan vente seg i patologiens digitale framtid – som man bare er i startfasen av.

Andreas Kleppe
Andreas Kleppes forskning har ført til artikkel i prestisjetunge The Lancet Oncology. Foto: Gunhild M . Haugnes/UiO Bruk bildet.

Kristiansen påpeker imidlertid at et par spørsmål gjenstår – blant annet om metoden kan overføres til andre akademiske institusjoner og brukes av andre aktører.

Det kan Albregtsen svare umiddelbart på.

– Ja, vi samarbeider allerede med flere andre institusjoner om dette, blant annet University of Oxford.

Hylles i Lancet-kommentar

Også Kleppes andre veileder, OUS-instituttleder og professor Håvard Danielsen, er strålende fornøyd med Lancet-publiseringen.

– Vi er stolte over Andreas Kleppes viktige bidrag. Det er prikken over i-en for et prosjekt som startet som en teknisk kuriositet. Vi begynte å bruke IT i forbindelse med bildetaking innen medisin. Nå er det blitt en metode som kan stille en treffsikker kreftdiagnose, sier Danielsen, som også er prosjektleder for DoMore! og professor II ved UiO og University of Oxford.

Håvard Danielsen
Håvard Danielsen. Foto: OUS

Han påpeker at tverrfagligheten er den store styrken i prosjektet. Tunge fagpersoner innen helse, realfag og teknologi har jobbet tett sammen over mange år.

– Alle relevante fagdisipliner er involvert. Vi har leger, kirurger, genetikere, informatikere, fysikere, matematikere og biologer.

Trener datamaskiner til å bli patologer

Fremover vil DoMore!-gruppen blant annet trene datamaskiner til å gjøre en stor del av jobben patologene gjør i dag.

– Datamaskiner kan gi en mer presis og objektiv diagnose basert på et langt større antall analyser av hver enkelt kreftsvulst. Det frigjør tiden til patologene. Med økende snittalder i befolkningen forventes det stadig flere kreftdiagnoser - samtidig som det allerede i dag er for få patologer, sier Danielsen.

PS: Følg med på podcast: Håvard Danielsen vil samtale med professor Erik Fosse, leder av et annet stort fyrtårnprosjekt innen IT og medisin, nemlig BigMed, hvor SIRIUS-senteret ved UiO er blant partnerne. Vil du være publikum på innspillingen av podkasten, så meld deg på her.

Kontakt:

Professor Fritz Albregtsen, Institutt for informatikk

Mer på Titan.uio.no:

Den vitenskapelige artikkelen i The Lancet Oncology:

Chromatin organisation and cancer prognosis: a pan-cancer study

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Røntgenbilde av et bryst med kreftceller

Bruker datasimulering for å finne den beste kreftbehandlingen

Legene som behandler kreftpasienter kan i prinsippet velge mellom mange millioner ulike behandlinger hver gang de skal helbrede en pasient. Forskere ved UiO og OUS jobber med å lage digitale modeller av både svulster og behandlinger, og deretter kan datamaskinen simulere alle behandlingene og finne den som gir størst sannsynlighet for å bli frisk. 

Gard Thomassen

Forskningsdataenes sikre hule

IT-revolusjonen har gitt forskerne nye, slagkraftige verktøy og har ført til store gjennombrudd. Manglende tilgang på sikre datasystemer har imidlertid vært en bremsekloss.
Hunnene av den sørlige vågehvalen kan veie opptil 14 tonn, men nå er de blitt magrere.

Endelig enighet om at den sørlige vågehvalen er blitt avmagret

De sørlige vågehvalene, som lever i havområdene rundt Antarktis, har vært gjennom en kraftig avmagring etter 1988. Men det skulle ta 11 år med diskusjoner, og til sist en heftig innsats fra norske statistikere, før Den internasjonale hvalfangstkommisjonen kom fram til den konklusjonen.

Brecht Verstraete og Hugo de Boer

Identifiserer planterester ved hjelp av "strekkoder" i DNA

Hugo de Boer og Brecht Verstraete ved Naturhistorisk museum skal bruke DNA-teknologi og molekylære metoder til å utvikle nye, raskere og enklere metoder for sikker identifisering av planter og planterester. Både tollvesenet og tilsynsmyndigheter i mange land er interessert i denne forskningen, som kan brukes til å avsløre svindel.