中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 王冠玉 記者 馮麗）“只需要小于0.5微升的腦脊液，即可在5分鐘內(nèi)達(dá)到96.13%的準(zhǔn)確率。我們希望能為急性白血病診斷，尤其是棘手的中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病診斷，提供一種全新的‘光譜學(xué)利器’?！蔽靼搽娮涌萍即髮W(xué)張東杰副教授這樣介紹團(tuán)隊(duì)的最新突破。近日，該校陳雪利教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊《細(xì)胞》子刊《細(xì)胞報(bào)告醫(yī)學(xué)》上發(fā)表了該項(xiàng)最新研究成果——一款基于深度學(xué)習(xí)與光譜技術(shù)的智能診斷平臺(tái)，讓快速、精準(zhǔn)“捕捉”白血病細(xì)胞及分泌物成為可能。

2021年一次學(xué)術(shù)交流中，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人陳雪利了解到白血病細(xì)胞學(xué)檢測(cè)中的一些無(wú)奈?！盁o(wú)奈源于白血病細(xì)胞侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，會(huì)像‘種子’黏附于‘土壤’般牢牢貼在腦膜血管壁上，導(dǎo)致腦脊液中游離的異常細(xì)胞數(shù)量很少?！标愌├f(shuō)，這使得常規(guī)細(xì)胞學(xué)或流式細(xì)胞術(shù)方法容易出現(xiàn)假陰性或漏診。

“能不能用我們的方法，幫臨床‘看’得更清、更準(zhǔn)？”一個(gè)交叉研究構(gòu)想就此萌芽。但通往成功的路上橫亙著兩大技術(shù)關(guān)隘：一是如何從極微量樣本中捕獲有效的疾病信號(hào)；二是如何從海量信號(hào)中精準(zhǔn)識(shí)別出疾病的“指紋”。第一把“鑰匙”是名為SERS（表面增強(qiáng)拉曼光譜）的高靈敏檢測(cè)技術(shù)?！袄庾V是一種非彈性散射光譜，能夠特異性識(shí)別不同類(lèi)型的分子和物質(zhì)，但它的信號(hào)非常弱。而SERS技術(shù)能夠通過(guò)入射光和貴金屬納米結(jié)構(gòu)的相互作用實(shí)現(xiàn)6—8個(gè)數(shù)量級(jí)的信號(hào)放大。”論文第一作者張東杰副教授解釋道。該技術(shù)還具有特異性好、操作簡(jiǎn)單、樣品需求少以及不受生物樣品自發(fā)熒光和水干擾等優(yōu)點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種類(lèi)似“豬籠草”結(jié)構(gòu)的超疏水滑移基底，能將微小的樣本液滴快速聚集濃縮。這使得檢測(cè)所需的樣本量降至“小于0.5微升”，整體檢測(cè)時(shí)間縮短至“5分鐘以?xún)?nèi)”。第二把“鑰匙”則是名為“多特征融合”的智能“解碼器”，該網(wǎng)絡(luò)利用多頭自注意力機(jī)制實(shí)現(xiàn)跨維度的特征交互，能有效抑制噪聲、捕獲關(guān)鍵特征。

“我們將一維光譜和二維圖像融合，既可以提取光譜的強(qiáng)度、半高寬信息，還可以捕捉到光譜的位置、對(duì)稱(chēng)性以及局部空間信息，讓模型獲得更立體的‘視覺(jué)’，從而做出更精準(zhǔn)的判斷。”張東杰解釋道。

最終，基于SERS光譜和深度學(xué)習(xí)策略的AI-SERS平臺(tái)交出了一份亮眼的“成績(jī)單”：急性白血病篩查準(zhǔn)確率高達(dá)96.13%，在區(qū)分不同亞型、判斷基因異常等多項(xiàng)高難度診斷任務(wù)中，準(zhǔn)確率均超過(guò)91%，相關(guān)評(píng)估指標(biāo)均表現(xiàn)優(yōu)異。

“除了白血病，我們?cè)谀X膠質(zhì)瘤、宮頸癌、干眼癥等疾病的檢測(cè)上也看到了曙光。”陳雪利描繪了團(tuán)隊(duì)的藍(lán)圖：未來(lái)，或許只需一滴體液，就能快速、無(wú)創(chuàng)地對(duì)多種疾病進(jìn)行早期篩查。