中國(guó)粉體網(wǎng)訊 某團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出被覆特殊復(fù)合蛋白的Fe3O4(四氧化三鐵)磁性納米顆粒，它能很好解決痰液中肺癌細(xì)胞收集難的問題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，用這種磁性納米顆粒做成的微球可以很好地在患者痰液中吸附肺癌細(xì)胞，能將確診陽性率提升30%以上。
通過痰液就能檢測(cè)出人是否患有肺癌，在很多人看來這是難以置信的事情。但是近日，南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院一個(gè)大學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過集成創(chuàng)新復(fù)合納米微球富集肺癌細(xì)胞技術(shù)以及單細(xì)胞分離技術(shù)，將AI技術(shù)和病理診斷相結(jié)合，研發(fā)出了通過痰液篩查肺癌的診斷方式。
不久前，該團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目“慧眼識(shí)癌——肺癌細(xì)胞病理診斷賽道的領(lǐng)跑者”，獲得第七屆中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國(guó)銀獎(jiǎng)。
識(shí)別癌細(xì)胞無異于大海撈針
近半個(gè)世紀(jì)以來，肺癌的發(fā)病率和病死率都處于迅速上升的趨勢(shì)。早發(fā)現(xiàn)、早治療是提高肺癌患者生存率最有效的方法，然而目前尚無性價(jià)比高的普查手段。
該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)生陳怡洋說，肺癌確診的金標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)胞病理診斷，但對(duì)病理科醫(yī)生來說，將細(xì)胞制片并準(zhǔn)確找出肺癌細(xì)胞是一項(xiàng)十分花費(fèi)時(shí)間和精力的工作。
陳怡洋從大二開始，與志同道合的同學(xué)一起組成團(tuán)隊(duì)，申請(qǐng)了“AI輔助肺癌細(xì)胞病理診斷”的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，探索如何解決痰液制片難、肺癌細(xì)胞尋找難、病理確診難等肺癌診斷方面的問題。
在肺癌細(xì)胞病理涂片圖像中，肺癌細(xì)胞數(shù)量很少且常常與其他大量良性細(xì)胞夾雜在一起，識(shí)別極為困難，在這種情況下發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞無異于大海撈針。不僅需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且需要長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。
團(tuán)隊(duì)成員們發(fā)現(xiàn)，利用納米微球技術(shù)富集肺癌細(xì)胞是一個(gè)很好的路徑。“因?yàn)榱紣盒约?xì)胞的性質(zhì)不同，我們希望能找出一種特殊的蛋白能對(duì)癌細(xì)胞表面受體有特異性的吸附力�！眻F(tuán)隊(duì)成員、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)生席珺婷說。經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的研究和探索，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出被覆特殊復(fù)合蛋白的Fe3O4(四氧化三鐵)磁性納米顆粒，它能很好解決痰液中肺癌細(xì)胞收集難的問題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，用這種磁性納米顆粒做成的微球可以很好地在患者痰液中吸附肺癌細(xì)胞，能將確診陽性率提升30%以上。
將AI技術(shù)運(yùn)用到癌細(xì)胞診斷中
在解決好如何富集癌細(xì)胞的問題之后，該團(tuán)隊(duì)又運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，把AI技術(shù)運(yùn)用到腫瘤細(xì)胞診斷上。
“同學(xué)們的想法看似簡(jiǎn)單，但十分前衛(wèi)，真正做起來并不容易�！眻F(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院副教授吳輝群說，類似于CT影像上的肺結(jié)節(jié)，顯微鏡拍攝到的肺癌細(xì)胞病理圖像中很多細(xì)胞都是成團(tuán)成簇的。另外，不同的醫(yī)院制片的差異也會(huì)影響到病理圖像的顯示，這些都增加了標(biāo)注和機(jī)器學(xué)習(xí)的難度。
陳怡洋和團(tuán)隊(duì)成員們首先從細(xì)胞分離做起，但國(guó)內(nèi)沒有現(xiàn)成的分離液可以使用。在醫(yī)學(xué)院季菊玲教授的指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)最終研制出適合肺癌細(xì)胞的分離液，可以使制片出來的復(fù)雜癌細(xì)胞簇不會(huì)重疊在一起，這樣通過AI技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別標(biāo)注，從而提升診斷的效率。
要想讓AI實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別，還需要收集大量的肺癌細(xì)胞病理圖像和專家的標(biāo)注來訓(xùn)練AI算法。在學(xué)院老師以及校友專家的幫助下，團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院、同濟(jì)大學(xué)附屬肺科醫(yī)院以及該校附屬醫(yī)院等大型醫(yī)院病理科開展了合作，積累多中心的肺癌細(xì)胞病理資源，建立肺癌細(xì)胞病理標(biāo)注數(shù)據(jù)庫(kù)，最終開發(fā)出“慧眼識(shí)癌”遠(yuǎn)程病理診斷系統(tǒng)原型，實(shí)現(xiàn)了“云端”對(duì)肺癌細(xì)胞的識(shí)別診斷。
“‘云端’診斷相比以前坐在顯微鏡前一遍一遍地觀察來說要輕松得多!遇到拿不準(zhǔn)的病理圖像還能請(qǐng)專家遠(yuǎn)程會(huì)診，省去了患者去大醫(yī)院就診的寶貴時(shí)間和往返費(fèi)用!”在部分臨床試用中，該系統(tǒng)受到了許多醫(yī)生的贊揚(yáng)。他們表示，“慧眼識(shí)癌”遠(yuǎn)程病理診斷系統(tǒng)為病理醫(yī)生帶來了很多便利，不僅節(jié)約了診斷時(shí)間，還提高了效率，給患者也帶來了實(shí)惠。
中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院院長(zhǎng)樊嘉評(píng)價(jià)：“該項(xiàng)目與臨床樣本檢測(cè)的符合率很高，是‘互聯(lián)網(wǎng)+精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)診斷’的一個(gè)成功范例，未來互聯(lián)網(wǎng)+AI精準(zhǔn)診斷和治療大有可為，應(yīng)用會(huì)越來越寬廣。”
目前，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與中國(guó)肺癌防治聯(lián)盟達(dá)成了合作，將推動(dòng)痰液早篩成為國(guó)家肺癌篩查的推薦項(xiàng)目，幫助患者進(jìn)行無創(chuàng)診斷，使得病理醫(yī)生能更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)篩查工作，讓肺癌細(xì)胞盡早現(xiàn)形。
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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