中國團(tuán)隊新成果:納米材料+機(jī)器學(xué)習(xí),提升早期卵巢癌的鑒別率
卵巢癌(OC)是世界最致命的婦科惡性腫瘤之一,由于癥狀不典型,患者往往無法自覺,且目前臨床上沒有可靠和準(zhǔn)確的檢測手段,導(dǎo)致大多數(shù)患者直到晚期才被診斷,耽誤了最佳的治療期。
不過隨著納米結(jié)構(gòu)材料和機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療檢測領(lǐng)域的應(yīng)用,其用于早期鑒別診斷卵巢癌和良性卵巢腫瘤(BOT)的可行性越來越高。
原定在加拿大多倫多舉辦的第 51 屆婦科腫瘤學(xué)會(SGO)女性癌癥年會,因受全球 COVID-19 新冠病毒疫情影響被迫取消,不過會議官方平臺還是在近日向全球公布了本屆學(xué)會收錄的研究論文及重要成果。
其中,來自中國團(tuán)隊提出的《納米材料輔助激光解吸電離鑒別診斷卵巢癌和良性卵巢腫瘤》研究成果得到廣泛關(guān)注,本項(xiàng)目由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、中國國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心、武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深圳泰萊生物科技有限公司、上海交通大學(xué)等合作完成。
據(jù)了解,研究團(tuán)隊利用納米結(jié)構(gòu)材料和機(jī)器學(xué)習(xí),建立了高保真度和可重復(fù)性的納米材料輔助激光解吸電離(NA-LDI)平臺,進(jìn)而可以鑒別診斷卵巢癌和良性卵巢腫瘤。
常用的癌癥抗原 125(CA125)雖具有高靈敏度,但對 OC 的診斷特異性較差,研究人員通過建立的 NA-LDI 平臺收集了 45 例 OC 患者和 44 例 BOT 患者的樣本數(shù)據(jù),結(jié)合開發(fā)的支持向量法(SVM)算法對 OC 和 BOT 進(jìn)行鑒別診斷,探討 NA-LDI 與 CA125 的聯(lián)合應(yīng)用,并比較 CA125 和 NA-LDI 的單獨(dú)應(yīng)用情況。
結(jié)果顯示,NA-LDI 特異性高于 CA125(86% VS 74%),且 NA-LDI 與 CA125 敏感度相當(dāng)(86% VS 87%);而 NA-LDI 和 CA125 聯(lián)合應(yīng)用的敏感度(95%)和特異性(87%)均較單獨(dú)應(yīng)用時有所提高,曲線下面積(AUC)分析說明 NA-LDI 和 CA125 聯(lián)合應(yīng)用的診斷準(zhǔn)確率最高。
針對該項(xiàng)研究,哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院婦科主任婁閣教授表示:“卵巢癌雖不是婦科腫瘤中最高發(fā)的,但卻是惡性程度最高、預(yù)后最不樂觀的癌癥。卵巢由于部位深藏,一經(jīng)診斷多為晚期,且患者經(jīng)常以消化道癥狀前來就診,在癌變早期傳統(tǒng)檢測方法都沒有理想的精準(zhǔn)度,因此具有很高的隱蔽性和誤診可能。我們的研究建立了一種基于微量血漿的低成本、高通量的方法,可以具較高精密度地對 OC 和 BOT 進(jìn)行更有效的鑒別,將對卵巢癌的早期診斷提供更全面而準(zhǔn)確的參照依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,該技術(shù)在癌癥診斷及其它領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)臨床實(shí)踐中將具有很大的潛力。”
值得注意的是,該項(xiàng)基于納米結(jié)構(gòu)材料及機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù),此前在大腸癌、肝癌等其它癌癥的早期篩查輔助診斷研究中也獲得了不錯的成效,并分別在 2019 年中國臨床腫瘤學(xué)會(CSCO)及 2019 年歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會(ESMO)上公開發(fā)表。
2019 年 9 月中旬,復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、中國國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心、深圳泰萊生物科技有限公司等,曾在中國廈門召開的第 22 屆中國臨床腫瘤學(xué)大會(CSCO)上聯(lián)合發(fā)布了研究成果《納米材料輔助激光解吸電離技術(shù)在大腸癌診斷中的應(yīng)用》。
研究顯示,在 238 例腸癌(CRC)患者和 203 例健康對照者的研究隊列中,232 例進(jìn)行 CEA 檢測的 CRC 患者中有 109 例(46.98%)表現(xiàn)為 CEA 陰性,230 例進(jìn)行 CA19-9 檢測的 CRC 患者中 146 例(63.48%)表現(xiàn)為 CA19-9 陰性,而 LDI 方法檢測 232 例 CRC 患者只有 1 例(0.43%)被誤認(rèn)為是健康對照。
結(jié)果表明 LDI 方法檢測 CRC 的靈敏度明顯優(yōu)于 CEA 及 CA19-9。
緊接著,2019 年 9 月下旬,在西班牙巴塞羅那舉行的 2019 歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會(ESMO)年會上,上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、中國國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心、深圳泰萊生物科技有限公司、北京清華大學(xué)藥學(xué)院等聯(lián)合發(fā)布了共著學(xué)術(shù)成果《納米材料輔助激光解吸電離技術(shù)在肝癌診斷中的應(yīng)用》,該項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):
在臨床試驗(yàn)的隊列中,139 例進(jìn)行 AFP 檢測的肝癌(HCC)患者中有 47 例(35.77%)為 AFP 陰性,而使用 LDI 幾乎能夠識別所有 AFP 陰性的 HCC 患者,靈敏度高達(dá) 98.53% ,明顯優(yōu)于 AFP 檢測。靈敏度高于 96%,特異性高于 98%,說明 LDI 方法具有更高的診斷意義。
三篇研究論文的共同作者,國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心的副研究員張華博士透露:“我們這項(xiàng)新技術(shù)針對不同癌癥篩查和鑒別的優(yōu)勢成果,已在 14 種常見的惡性腫瘤篩查方面都顯示出了較傳統(tǒng)手段更優(yōu)良的可行優(yōu)勢和高效輔助作用。除了癌癥早篩之外,這項(xiàng)技術(shù)在癌癥的伴隨診斷、其它復(fù)雜疾病的輔助診斷等方面也有極大潛力,或?yàn)獒t(yī)學(xué)界‘把癌癥控制為慢性病’這一目標(biāo)賦予更大的可能。”
近年來,在分子層面進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)觀測和分析的技術(shù),具有無創(chuàng)、動態(tài)、可及性強(qiáng)的優(yōu)勢,正在逐漸進(jìn)入到臨床應(yīng)用階段。
據(jù)張華介紹,團(tuán)隊通過材料技術(shù)的科研創(chuàng)新改變了質(zhì)譜儀激光作用于分析樣本上的強(qiáng)度與分布,有選擇性地提高了收集信號的靈敏度和分辨率,有效增強(qiáng)原有信號 1,000 至 10,000 倍,產(chǎn)生數(shù)萬維級別的高維特征數(shù)據(jù)。
在技術(shù)商業(yè)化方面,泰萊生物醫(yī)學(xué)研究與拓展副總裁鐘晟表示:“目前基于這項(xiàng)技術(shù)成果已轉(zhuǎn)化開發(fā)了一款適用于大眾的泛腫瘤早期篩查的產(chǎn)品,可覆蓋我國常見的 14 大惡性腫瘤,希望能通過它讓人們更早地發(fā)現(xiàn)自身的癌癥隱患,幫助患者本人和醫(yī)生們,更有針對性地實(shí)施早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療?!?/p>
來源:麻省理工科技評論


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