彩神外泌體(sEV)作為一種新興生物標志物,在腫瘤診斷方面具有重要意義。目前的研究主要以體液中預(yù)先分離出的sEV作為研究對象,對群體sEV進行分析。相比之下,單sEV分析可以區(qū)分sEV的異質(zhì)性,從而更好地提取腫瘤相關(guān)特征。然而,目前單sEV分析普遍依賴于先進技術(shù),需要冗長的樣品預(yù)處理程序,從而限制了其在臨床診斷中的應(yīng)用。
本研究中,團隊采用內(nèi)部修飾有sEV分子印跡的金納米孔陣列對單個sEV進行分離,憑借著金納米孔所提供的拉曼增強效果增強單個sEV的拉曼光譜。隨后,團隊使用人工智能輔助進行數(shù)據(jù)分析,并通過智能濾波器消除無效光譜數(shù)據(jù)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對光譜數(shù)據(jù)進行分類,為每個患者生成腫瘤相關(guān)sEV及正常sEV的數(shù)字計數(shù)矩陣。通過分析55名膀胱癌患者和21名健康志愿者的尿液樣本,該研究使得該診斷系統(tǒng)在BCa的早期診斷中達到了97.37%的準確率。
在此基礎(chǔ)上,他們使用可解釋人工智能算法對光譜數(shù)據(jù)進行了深入分析,確定了9個在BCa分析中貢獻最大的光譜特征,并且使用其他泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤的臨床標本與BCa樣本在這些特征位置進行比較,實現(xiàn)了BCa和其他泌尿系統(tǒng)癌癥之間的區(qū)分,有效證明了這一診斷策略的外延性以及人工智能算法在光譜分析方面的有效性。
本研究不僅為外泌體分析提供了新范式,也在光譜分析方面提供了新見解和新方法。
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