AI赋能病理切片分析!精准预测直肠癌放化疗疗效,免疫图谱+基因突变双指标成关键

近日,Zhuoyan Shen、Douglas Brand、Mikaël Simard 等多国学者联合在《eBioMedicine》期刊(2025 年 11 月 17 日在线发表)发表一项突破性研究。该研究团队来自伦敦大学学院医学物理与生物医学工程系、伦敦大学学院医院 NHS 信托基金会放疗科等多所知名院校及机构,提出利用人工智能(AI)技术分析病理切片免疫图谱,结合基因突变状态,可精准预测局部晚期直肠癌(LARC)患者放化疗(nCRT)疗效,为个性化治疗提供新方案。
研究聚焦肿瘤免疫微环境对直肠癌治疗结局的影响——当前局部晚期直肠癌放化疗疗效个体差异大,缺乏精准预测工具,而肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等免疫细胞与肿瘤增殖、基因突变的协同作用尚不明确,这正是该研究的核心探索方向。
研究团队构建了包含AI组织分类器和细胞检测器的双模块框架,对3个队列(ARISTOTLE-RC临床试验队列、UCLH-RC真实世界队列、TCGA-CRC泛结直肠癌队列)共937名患者的HE染色病理切片进行分析,自动量化TILs、TAMs密度及有丝分裂指数(MI),并结合KRAS、TP53基因突变状态,评估其与无病生存期(DFS)和总生存期(OS)的关联。
核心发现显示:高TILs密度患者DFS和OS显著延长(ARISTOTLE-RC队列HR分别为0.59和0.42),高TAMs密度则与不良预后相关(DFS HR=1.65);KRAS野生型+高TILs患者预后最佳(DFS HR=0.41,OS HR=0.28),而TP53突变+高TAMs患者DFS更短(HR=1.46);放化疗后TILs密度升高的患者疗效更优(DFS HR=0.70),且高有丝分裂指数与免疫抑制相关。该AI模型经多队列验证,加入免疫指标后预测模型C指数显著提升,为临床风险分层提供可靠工具。
研究首次通过AI实现病理切片免疫特征的自动化量化,揭示了免疫细胞与基因突变的协同预后价值,相关技术已通过在线平台(https://octopath.ai/)开放,为临床快速评估患者治疗敏感性、优化治疗方案提供了高效解决方案。
全文链接:https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(25)00437-2/fulltext