人工智能揭示了不同种族人群之间癌症组织外观的差异

凯斯西储大学的科学家们正在使用人工智能(AI)来揭示黑人和白人癌症患者之间明显的细胞差异，同时也在快速发展的AI领域探索潜在的种族偏见。

他们最近发表的研究表明，人工智能对数字化图像的分析癌症组织揭示了黑人和白人男性前列腺癌患者之间的关键差异。这项工作还表明，新的人群特异性信息——除了组织切片上的图像细节，计算机也可以对其进行分析——可以极大地改善护理黑色的病人前列腺癌。

在某种程度上，我们只是试图理解和回答这个问题:“有吗?生理差异在疾病中，在癌症中，与你的种族或种族有关?’”凯斯西储大学F. Alex Nason生物医学工程II教授、今天发表在《科学》杂志上的一项研究的资深作者Anant Madabhushi说临床癌症研究该杂志是美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research)的期刊。“换句话说，是否存在其他无法用其他差异解释的情况?”答案似乎是肯定的。”

这项关于前列腺癌的新工作建立在越来越多的证据之上，这些证据表明，不同种族之间的明显生物学差异可以在癌细胞分析的细胞水平上被发现——这些信息有助于为这些人群中的特定群体和个人量身定制医疗护理。

Madabhushi说，在所有正在进行的研究中隐含着一个更大的问题:是否种族差异在细胞水平上的发现揭示了人类水平上的研究偏见。

“即使我们在进行这项开创性的研究，我们也不能让自己陷入盲目相信这些模型的困境，”他说，“所以我们需要质疑我们是否考虑了所有人群，(并)询问我们的研究池有多多样化。”

前列腺癌研究

在最近的研究工作中，种族差异是一个关键因素。这项前列腺癌研究历时三年，在六个地点进行，涉及近400名前列腺癌患者。

在前列腺癌患者的管理中，关键问题之一是确定哪些前列腺手术后的男性疾病复发的风险更高，可以从辅助治疗中受益。

然而，在这项研究中的患者群中，大约80%是白人，18%是黑人，“所以这个模型偏向于大多数人，”Madabhushi说。“一旦我们发现了变异，将这个模型应用到所有人身上，就会对这一群体造成伤害。”

Madabhushi说，一旦研究人员创建了一个针对种族的模型，确定哪些黑人患者会复发的准确率提高了六倍。

像以前的癌症研究在Madabhushi实验室的领导下，科学家们要求计算机不仅从肿瘤本身的图像中寻找模式，而且还要从肿瘤外部的组织(称为基质)中寻找模式。

通过这样做——在这项研究和其他癌症研究中——他们已经能够成功地判断出，除其他外，哪些病人对化疗、免疫疗法反应良好，甚至在某些情况下，癌症是否会复发或病人能活多久。

根据美国疾病控制中心(Centers for Disease Control)的数据，除了非黑色素瘤皮肤癌，前列腺癌是美国男性中最常见的癌症，也是所有种族男性癌症死亡的主要原因之一。

进一步，当手术切除前列腺癌Madabhushi说，每年约有7.5万名新诊断的患者接受前列腺根治性切除术，30%到40%的患者会复发。

在这种情况下，有了癌症复发患者的知识，科学家们能够从最初的诊断中追溯观察组织切片中的视觉信号，以确定哪些患者会复发。

与Madabhushi合作完成这篇论文的主要作者包括加州大学旧金山分校的博士生Hersh Bhargava和麻省理工大学的研究生Patrick Leo生物医学工程凯斯西储大学

巴尔加瓦说，研究人员能够“观察并实际测量数十万甚至数百万的癌细胞，以看到人类永远看不到的特征——包括结构特征。”

“从现有的科学文献中可以明显看出，在所有癌症中都存在种族差异，但似乎尤其在癌症中前列腺癌这些差异不能用获得医疗服务或社会经济地位来解释，而是有一个生物学因素导致了黑人和白人患者之间的癌症表现差异。”

利奥说，这项研究的重点是人口差异因素，这一因素直到现在才在他所说的“人工智能促进健康空间”中得到承认。

“我们现在知道，风险是，如果你只是为所有患者建立一个模型，你实际上会对少数患者表现更糟，这是我们不能接受的，即使这不是我们有意为之。所以，如果你想让一个模型适用于所有人群的患者，你必须有意地包括一个人群特异性的方面。”