IIT Madras Researchers develop Artificial Intelligence Tool towards ‘Personalized Cancer Diagnosis’
Known as ‘PIVOT,’ the tool helps identify cancer-causing genes and aids in better recovery for patients besides reducing side effects and is based on a model that utilizes information on mutations
CHENNAI, 6th July 2022: Indian Institute of Technology Madras (IIT Madras) Researchers have developed an Artificial Intelligence-based tool, ‘PIVOT’, that can predict cancer-causing genes in an individual. This tool will ultimately help in devising personalized cancer treatment strategies.
According to World Health Organization, cancer is a leading cause of death worldwide and accounted for nearly one in six deaths in 2020.
Cancer is an uncontrolled growth of cells that can occur due to mutations in oncogenes or by tumor suppressor genes or both. However, not all mutations necessarily result in cancer. Therefore, it is important to identify genes that are causing cancer to devise appropriate personalized cancer treatment strategies.
‘PIVOT,’ developed by IIT Madras researchers, is designed to predict genes that are responsible for causing cancer in an individual. The prediction is based on a model that utilizes information on mutations, expression of genes, and copy number variation in genes and perturbations in the biological network due to an altered gene expression.
The research was led by Prof. Raghunathan Rengaswamy, Dean (Global Engagement), IIT Madras, and Professor, Department of Chemical Engineering, IIT Madras, Dr. Karthik Raman, Associate Professor, Bhupat and Jyoti Mehta School of Biosciences, IIT Madras and a Core Member, Robert Bosch Centre for Data Science and Artificial Intelligence (RBCDSAI), IIT Madras, and Ms. Malvika Sudhakar, a Research Scholar, IIT Madras.
The findings of the research have been published in a peer-reviewed journal Frontier in Genetics (https://doi.org/10.3389/fgene.2022.854190).
Highlighting the significance of the Research, Dr. Karthik Raman, Core Member, RBCDSAI, IIT Madras, said, “Cancer, being a complex disease, cannot be dealt with in a one-treatment-fits-all fashion. As cancer treatment increasingly shifts towards personalized medicine, such models that build toward pinpointing differences between patients can be very useful.”
The tool is based on a machine learning model that classifies genes as tumour suppressor genes, oncogenes or neutral genes. The tool was able to successfully predict both the existing oncogenes and tumour-suppressor genes like TP53, and PIK3CA, among others, and new cancer-related genes such as PRKCA, SOX9 and PSMD4.
Speaking on the importance of providing personalized cancer treatment, Ms. Malvika Sudhakar, Research Scholar, IIT Madras, said, “The research area of precision medicine is still at a nascent stage. PIVOT helps push these boundaries and presents prospects for experimental research based on the genes identified.”
Current cancer treatments are known to be detrimental to the overall health of the patient. Knowledge of the genes responsible for the initiation and progression of cancer in patients can help determine the combination of drugs and therapy most suitable for a patient’s recovery.
Although there are tools available to identify personalized cancer genes, they use unsupervised learning and predict based on presence and absence of mutations in cancer-related genes. This study, however, is the first one to use supervised learning and takes into account the functional impact of mutations while making predictions.
IIT Madras researchers have built AI prediction models for three different types of cancer including Breast Invasive Carcinoma, Colon Adenocarcinoma and Lung Adenocarcinoma. They are planning to extend it further to many more cancer types. The team is also working on a list of personalized cancer-causing genes that can help in identifying the suitable drug for patients based on their personalized cancer profile.
आईआईटी मद्रास शोधकर्ताओं ने ‘व्यक्तिगत कैंसर निदान’ की ओर ” पिवट ‘के रूप में जाना जाने वाला’ कृत्रिम बुद्धिमत्ता उपकरण विकसित किया है, उपकरण साइड इफेक्ट्स को कम करने के अलावा रोगियों के लिए बेहतर वसूली में कैंसर-उत्पीड़न जीन और एड्स की पहचान करने में मदद करता है न्भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान मद्रास (आईआईटी मद्रास) शोधकर्ताओं ने एक कृत्रिम बुद्धि आधारित उपकरण, ‘पिवट’ विकसित किया है, जो एक व्यक्ति में कैंसर के कारण जीन का अनुमान लगा सकता है। यह उपकरण अंततः व्यक्तिगत कैंसर उपचार रणनीतियों को तैयार करने में मदद करेगा। विश्व स्वास्थ्य संगठन के अनुसार, कैंसर दुनिया भर में मौत का एक प्रमुख कारण है और 2020 में छह मौतों में लगभग एक के लिए जिम्मेदार है। आईआईटी मद्रास शोधकर्ताओं द्वारा विकसित ‘पिवट,’ को ऐसे व्यक्ति जीन की भविष्यवाणी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो एक व्यक्ति में कैंसर के कारण जिम्मेदार हैं।शोधटीम व्यक्तिगत कैंसर के कारण जीन की सूची पर काम कर रही है जो अपने व्यक्तिगत कैंसर प्रोफाइल के आधार पर रोगियों के लिए उपयुक्त दवा की पहचान करने में मदद कर सकती हैं।
আইআইটি মাদ্রাসা গবেষকরা ‘পিভট “নামে পরিচিত’ ব্যক্তিগতকৃত ক্যান্সার ডায়গনিসিস ‘এর জন্য কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা সরঞ্জাম বিকাশ করে, তবে হাতিয়ারদের জন্য পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হ্রাসের পাশাপাশি রোগীদের জন্য উন্নত পুনরুদ্ধারের ক্যান্সার-সৃষ্টিকারী জিন এবং এইডসকে সাহায্য করে। একটি মডেলটি উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়, তারিখ, 198২ সালের ২0২২: ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি মাদ্রাসা (আইআইটি মাদ্রাসা) গবেষকরা একটি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ভিত্তিক টুল,’ পিভট ‘, যা একজন ব্যক্তির মধ্যে ক্যান্সার-সৃষ্টিকারী জিনের পূর্বাভাস দিতে পারে। এই সরঞ্জামটি শেষ পর্যন্ত ব্যক্তিগতকৃত ক্যান্সার চিকিত্সা কৌশলগুলি বিকাশে সাহায্য করবে। বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থা অনুযায়ী, ক্যান্সার বিশ্বব্যাপী মৃত্যুর একটি প্রধান কারণ এবং ২0২0 সালের মধ্যে ছয়টি মৃত্যুর প্রায় একাধিক কারণ। ক্যান্সার কোয়ান্টের একটি অনিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধি যা OncoGenes বা টিউমার দমনকারী জিন বা উভয় দ্বারা পরিমাপের কারণে ঘটতে পারে। যাইহোক, সব mutations অগত্যা ক্যান্সার ফলাফল না। অতএব, এটি ব্যক্তিগত ক্যান্সার চিকিত্সা কৌশলগুলি বিকাশের জন্য ক্যান্সার সৃষ্টি করে জিন সনাক্ত করা গুরুত্বপূর্ণ। আইআইটি মাদ্রাসা গবেষকদের দ্বারা উন্নত ‘পিভট,’ একজন ব্যক্তির মধ্যে ক্যান্সার সৃষ্টি করার জন্য দায়ী যে জিনগুলি পূর্বাভাস করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। ভবিষ্যদ্বাণী একটি মডেল উপর ভিত্তি করে, যে শব্দ, মেনস এক্সপ্রেশন, এবং একটি পরিবর্তিত জিন এক্সপ্রেশন কারণে জৈবিক নেটওয়ার্ক মধ্যে জিন এবং জিরণ মধ্যে অনুলিপি সংখ্যা কপি। গবেষকরা প্রফেসর রঘুনাথন রেনসওয়ামী, ডিন (গ্লোবাল প্রবৃত্তি), আইআইটি মাদ্রাসা এবং অধ্যাপক, আইটি মাদ্রাসা, ড। কার্তিক রমন, সহযোগী অধ্যাপক, ভূপাত ও জ্যোতি মেহতা স্কুল বায়বিসিয়াস, আইআইটি মাদ্রাসা এবং একটি কোর সদস্য, ডাটা বিজ্ঞান ও কৃত্রিম গোয়েন্দা (আইবিআইটিডি), আইআইটি মাদ্রাসা এবং মিসেস মালভিকা সুধকার, একটি গবেষণা পণ্ডিত, আইআইটি মাদ্রাসা। গবেষণার ফলাফল জেনেটিক্সে একটি পিয়ার-পর্যালোচনা জার্নাল সীমান্ত প্রকাশিত হয়েছে (https://doi.org/10.3389/fgene.2022.854190)। গবেষণা, ড। কার্থিক রমন, কোর সদস্য, আরবি সিডিসাই, আইআইটি মাদ্রাসা, তাত্পর্যপূর্ণ তাত্পর্য হাইলাইট, “ক্যান্সার, একটি জটিল রোগ হচ্ছে, একটি চিকিত্সা-ফিট-সব ফ্যাশন-এর সাথে ফসলের সাথে মোকাবিলা করা যাবে না। ক্যান্সার চিকিত্সা হিসাবে ব্যক্তিগতকৃত ঔষধের দিকে ক্রমবর্ধমান বদল, রোগীদের মধ্যে পার্থক্য পিনপোস্টের দিকে যে মডেলগুলি তৈরি করা খুবই সহায়ক হতে পারে। ” টুল একটি মেশিন লার্নিং মডেলের উপর ভিত্তি করে যা টিউমার দমন জিন, অনকোজেন বা নিরপেক্ষ জিন হিসাবে জিন শ্রেণীভুক্ত করে। টুলটি সফলভাবে incoGenes এবং TUP5- এর জন্য TUP5- এবং PIC3CA, এবং অন্যান্য Pan3ca, PRKCA, SOX9 এবং PSMD4 এর মতো নতুন ক্যান্সার সম্পর্কিত জিনগুলির উভয়ই পূর্বাভাস দেয়। ব্যক্তিগতকৃত ক্যান্সার চিকিত্সা প্রদানের গুরুত্ব, মেস মালকিকা সুধকার, গবেষণা পণ্ডিত, আইআইটি মাদ্রাসা, “স্পষ্টতা ঔষধ গবেষণা গবেষণা এখনও একটি নাস্তা পর্যায়ে আছে। পিভট এই সীমানাগুলি ধাক্কা দেয় এবং জিন সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে পরীক্ষামূলক গবেষণার জন্য সম্ভাবনাগুলি উপস্থাপন করে। ” বর্তমান ক্যান্সারের চিকিত্সা রোগীর সামগ্রিক স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকর হতে পরিচিত। রোগীদের ক্যান্সারের দমনের অগ্রগতির এবং দমনের জন্য দায়ী জিনের জ্ঞান রোগীর পুনরুদ্ধারের জন্য মাদকদ্রব্যের থাপি এবং থেরাপির সমন্বয় নির্ধারণ করতে পারে। যদিও ব্যক্তিগতকৃত ক্যান্সার জিন সনাক্ত করতে সরঞ্জামগুলি উপলব্ধ থাকে, তবে তারা ক্যান্সার-সম্পর্কিত জিনগুলিতে পরিমাপের উপস্থিতি এবং উপস্থিতি উপস্থিতি উপর ভিত্তি করে পূর্বাভাসের উপর ভিত্তি করে এবং ভবিষ্যদ্বাণী করে। তবে এই গবেষণায়, তত্ত্বাবধানে শেখার জন্য প্রথম এক এবং ভবিষ্যদ্বাণী তৈরির সময় পরিমাপের কার্যকরী প্রভাবের মধ্যে হিসাব করে। আইআইটি মাদ্রাসা গবেষকরা স্তন আক্রমণকারী কার্সিনোমা, কোলন অ্যাডেনকার্কিনোমা এবং ফুসফুসের অ্যানোনোকরিনোমা সহ তিনটি ভিন্ন ধরনের ক্যান্সারের জন্য আইআই ভবিষ্যদ্বাণী মডেল তৈরি করেছেন। তারা আরও অনেক ক্যান্সার প্রকারের আরও প্রসারিত করার পরিকল্পনা করছে। দলটি ব্যক্তিগতকৃত ক্যান্সার-সৃষ্টির জিনগুলির একটি তালিকাগুলিতেও কাজ করছে যা তাদের ব্যক্তিগত ক্যান্সারের প্রোফাইলের উপর ভিত্তি করে রোগীদের উপযুক্ত মাদক সনাক্ত করতে সাহায্য করতে পারে।
