Grant Horyzont Europa dla naukowców Politechniki: cyfrowy bliźniak i sztuczna inteligencja zmienią onkologię płucną

Naukowcy Politechniki Krakowskiej we współpracy z partnerami z ośrodków naukowych w Danii i Włoszech oraz Narodowym Instytutem Onkologii im. Marie-Skłodowskiej Curie będą prowadzić interdyscyplinarne badania nad nowymi metodami diagnostyki i przewidywań odpowiedzi na leczenie raka płuc. Międzynarodowe konsorcjum naukowców, z udziałem zespołu prof. Pawła Pławiaka z Politechniki Krakowskiej, otrzymało 4 mln euro finansowania z Europejskiej Rady ds. Innowacji (EIC) na prestiżowy grant pn. „LUMINA” z programu Horyzont EUROPA. Jego celem jest opracowanie – opartych na sztucznej inteligencji – nowej generacji narzędzi wspomagania decyzji klinicznych w opiece nad pacjentami z rakiem płuca.

„Cyfrowe bliźniaki” dla bardziej spersonalizowanej diagnostyki i leczenie raka płuca

Projekt LUMINA (Lung Modeling and Intelligence for Advanced Care: A Digital Twin Approach to Lung Cancer Diagnosis and Treatment), współfinansowany w ramach unijnej ścieżki EIC Pathfinder Challenges 2025, realizować będą: Aalborg University (Dania, lider), Politecnico di Milano (Włochy), Humanitas Research Hospital / Humanitas AI Center (Włochy), Politechnika Krakowska, Narodowy Instytut Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie oraz Region Hovedstaden (Dania).

Międzynarodowe konsorcjum stworzy w ramach projektu spersonalizowane „cyfrowe bliźniaki” płuc pacjentów, które będą modelować dynamikę wzrostu raka płuca, umożliwiając predykcyjną diagnostykę oraz dobór spersonalizowanego leczenia. To odpowiedź na bardzo ważne potrzeby kliniczne w leczeniu raka płuc. Jest on często wykrywany na późnym etapie. Diagnostyka predykcyjna stanowi jednak wyzwanie, szczególnie u pacjentów bez tradycyjnych czynników ryzyka oraz w sytuacjach, gdy badanie tomografii komputerowej nie wykazuje jednoznacznych oznak guza. Wybór leczenia jest również trudny w przypadku rzadkich stanów klinicznych, które nie wpisują się w standardowe wytyczne terapeutyczne.

Projekt duńskich, polskich i włoskich naukowców zakłada modelowanie rozwoju choroby (wzrostu guza) w czasie oraz generowanie prognoz indywidualnej odpowiedzi na leczenie, które klinicyści mogą wykorzystać do planowania dalszej diagnostyki i terapii. Naukowcy chcą zintegrować techniki oparte na generatywnej sztucznej inteligencji z wiedzą medyczną dotyczącą leczenia raka płuca, aby przełożyć tę koncepcję na realne zastosowania kliniczne.

– LUMINA wprowadza przełomową metodologię, której sercem jest architektura sztucznej inteligencji oparta na mechanizmie uwagi, zaprojektowana do łączenia danych pacjentów zbieranych w czasie i pochodzących z różnych źródeł (multimodalnych), takich jak tomografia komputerowa, elektroniczna dokumentacja medyczna, wyniki badań laboratoryjnych oraz historia leczenia. Projekt proponuje takie rozwiązania jak interaktywny cyfrowy bliźniak BRONCHI DT do wczesnej diagnostyki, stratyfikacji ryzyka i personalizowanego leczenia raka płuc, a także innowacja „Blood-to-Image”, transformująca biomarkery krwi w wizualizacje jakości tomografii komputerowej (CT) – mówi dr hab. inż. Paweł Pławiak, dziekan Wydziału Informatyki i Matematyki Politechniki Krakowskiej, koordynator politechnicznej części badań.

Oprócz prof. Pławiaka w prace badawcze będą też zaangażowani dr inż. Wojciech Książek oraz mgr inż. Michał Gandor z Wydziału Informatyki i Matematyki Politechniki Krakowskiej. – Nasz udział będzie polegał przede wszystkim na opracowaniu i zaimplementowaniu nowej metodyki opartej na metodach sztucznej inteligencji do diagnostyki onkologii płucnej – mówi prof. Paweł Pławiak (na zdjęciu).

Kluczowym elementem umożliwiającym realizację projektu LUMINA jest jego silne oparcie na danych rzeczywistych. Projekt bazuje na podstawowym zbiorze danych obejmującym około 4000 pacjentów ze szpitali w Danii, Włoszech, Polsce i Korei Południowej. W dalszej części projektu zbiór ten zostanie rozszerzony – między innymi poprzez generowanie danych syntetycznych – do ponad 10 000 pacjentów.

Od badań do innowacji i przyszłego zastosowania klinicznego

Ambicją LUMINA jest dostarczenie lekarzom, pacjentom i świadczeniodawcom opieki zdrowotnej proaktywnego narzędzia do samodzielnego zarządzania danymi, wspieranego przez sztuczną inteligencję oraz wyposażenie specjalistów w zaawansowany system wspomagania decyzji medycznych. Cel ten ma zostać zrealizowany w ramach otwartej platformy, którą można będzie dostosować do wielu typów nowotworów, nie tylko płuc (ale też np. jelita grubego, prostaty i żołądka). Zgodnie z założeniem uczestników,  projekt LUMINA ma wyjść poza etap potwierdzenia koncepcji (proof of concept), rozwijając podstawy naukowe i technologiczne dla przełomowych innowacji w leczeniu nowotworów. – Grant, który otrzymaliśmy, to pierwszy z kilku kroków w kierunku rozwiązania, które – jeśli prace będą postępować pomyślnie – może zostać wdrożone i znacząco poprawić leczenie raka płuca w ciągu 10-15 lat – mówi profesor Izabela Ewa Nielsen z Uniwersytetu w Aalborgu, koordynatorka całego przedsięwzięcia.

Projekt ma budżet szacowany na ok. 4 mln euro. Przeszedł rygorystyczną ścieżkę oceny i został wybrany do finansowania jako jeden z 30 innowacyjnych projektów badawczych (spośród 647 propozycji zgłoszonych w 4 obszarach konkursu EIC Pathfinder Challenges 2025). Był oceniany w ścieżce „Generative-AI based agents to revolutionise medical diagnosis and treatment of cancer”, do której zgłoszono 219 wniosków, a do finansowania wybrano zaledwie 7.

Unijny instrument Pathfinder finansuje przełomowe koncepcje badawcze (typu high risk – high gain) na wczesnym etapie rozwoju technologicznego z potencjałem na przyszłe biznesowe zastosowanie pomysłu. Zakłada interdyscyplinarność badań, które mogą prowadzić do przełomów technologicznych. Wybrane projekty otrzymają nie tylko finansowanie w formie grantów, ale także dostęp do spersonalizowanego doradztwa w ramach usług EIC Business Acceleration Services oraz możliwość szybkiej ścieżki dostępu do programu EIC Accelerator.

Fot. Jan Zych