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新加坡国立大学最近科研成果
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国立大学的研究人员利用人工智能来识别癌细胞的酸度

新技术为更快、更廉价、更准确的癌症诊断铺平了道路

 

在显微镜下,健康细胞和癌细胞看起来相似。区分它们的一种方法是检查细胞内的酸度或pH水平。

新加坡国立大学(NUS)的一个研究小组利用这一显著特征,开发出一种利用人工智能(AI)通过分析其pH值来确定单个细胞是健康还是癌变的技术。每次癌症测试可在35分钟内完成,单细胞的准确率可超过95%。

这项研究由新加坡国立大学健康创新与技术研究所(iHealtech)所长林哲伟·泰克教授领导,于2021年3月16日首次发表在《APL生物工程》杂志上。

"分析单细胞的能力是精密医学或个性化治疗健康创新的圣杯之一。我们的概念证明研究证明了我们的技术有可能被用作快速、廉价和准确的癌症诊断工具,"林教授说,他也是来自新加坡国立大学生物医学工程系。

使用人工智能进行癌症检测

目前检查单个细胞的技术可以诱发毒性作用,甚至杀死细胞。然而,林教授和他的团队开发的方法可以区分来自正常组织和癌组织的细胞,以及不同类型的癌症。至关重要的是,所有这些都可以在保持细胞存活的同时实现。

NUS 团队的方法依赖于将溴化物蓝色 (一种 pH 敏感染料,根据溶液的酸度水平更改颜色) 应用于活细胞。由于其细胞内活动,每种类型的细胞显示自己的"指纹",其中包括它自己独特的红色、绿色和蓝色 (RGB) 组件组合,当照明。与健康细胞相比,癌细胞的pH率有所改变,因此它们对染料的反应不同,这改变了它们的RGB指纹。

 

使用配备数码彩色相机的标准显微镜,捕获细胞内染料中排放的 RGB 组件。通过使用他们开发的基于人工智能的算法,NUS的研究人员能够定量绘制独特的酸性指纹图,以便轻松准确地识别所检查的细胞类型。可以同时对来自各种癌组织的数千个细胞进行成像,并提取和分析单细胞特征。与目前需要几个小时的癌细胞成像标准方法相比,NUS团队开发的过程可以在35分钟内完成。

"与其他细胞分析技术不同,我们的方法使用简单、廉价的设备,不需要长时间的准备和复杂的设备。使用人工智能,我们能够更快、更准确地筛选细胞。此外,我们可以监测和分析活细胞,而不会对细胞造成任何毒性或杀死它们的需要。这将允许进一步的下游分析,可能需要活细胞,"林教授解释道。

 

打开门以快速检测

由于他们的技术简单、低成本、快速和高通量,研究小组正计划开发一种实时版本的这种技术,可以自动识别癌细胞,并迅速分离,以便进一步进行下游分子分析,如基因测序,以确定任何可能的药物可治疗突变。

"我们还在探索对悬浮在血液中的循环癌细胞进行实时分析的可能性,"林教授分享道,"其中一个潜在应用是在液体活检中,从原发性肿瘤中逸出的t umour细胞可以从血液等体液中以微创的方式分离出来。 ""

此外,该小组期待推进他们的概念,从测试的细胞中检测出不同阶段的恶性肿瘤。

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