0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

机器学习+表面增强拉曼光谱威廉希尔官方网站 用于早期肺癌筛查

微流控 来源:分析人 2023-04-04 10:29 次阅读

近期,黄祖芳研究员和王静研究员研究团队通过将机器学习和直接表面增强拉曼光谱(SERS检测威廉希尔官方网站 相结合,开发了一种可检测早期肺癌与良性肺部疾病患者的全局DNA甲基化信息的方法。相比于常规的DNA甲基化表征方法,如高效液相色谱法和发光甲基化测定法,这种方法具有快速、灵敏和简单的优点,并且无需亚硫酸盐处理和扩增。这一威廉希尔官方网站 有望应用于早期肺癌的准确检测和诊断,为肺癌的早期治疗提供帮助。目前,低剂量计算机断层扫描(LDCT)仍存在区分早期肺癌与良性肺部疾病的挑战,而这项研究提供了一种潜在的解决方案。

该工作以“Machine learning-assisted global DNA methylationfingerprint analysis for differentiating early-stage lung cancer from benignlung diseases”为题发表于国际权威期刊Biosensors and Bioelectronics上,福建师范大学博士研究生陆德婵和福建省肿瘤医院陈燕坪主任医师为共同第一作者,福建师范大学黄祖芳研究员、卢玉栋教授和王静研究员为共同通讯作者。

该研究开发了一种新的基于直接SERS纳米威廉希尔官方网站 的DNA甲基化模式检测威廉希尔官方网站 ,如图1所示。首先从福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的组织样本中提取gDNA,然后将其与金纳米粒子(AuNPs)混合进行SERS检测。由于甲基对AuNPs的亲和力高于银和铜纳米粒子,因此选用AuNPs作为gDNA信号放大的SERS基底。该研究发现,5-甲基胞嘧啶的分布(即DNA甲基化模式)在早期肺癌和肺部良性疾病患者之间存在差异性,这些差异可以通过gDNA的SERS光谱反映出来。

因此,该研究团队利用直接SERS威廉希尔官方网站 检测了106例(包括65例早期肺癌和41例良性肺部疾病患者)FFPE的gDNA的SERS特征。通过偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)模型结合gDNA的SERS光谱特征,成功区分早期肺癌和肺部良性疾病患者。这种威廉希尔官方网站 的发展有望成为一种新型的肺癌筛查方法,并为其他癌症的早期诊断提供新思路。

01bfc8f2-d28f-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

图1 基于非标记SERS结合机器学习区分早期肺癌和肺部良性疾病患者的示意图

如图2所示,研究团队通过检测5-甲基胞嘧啶和胞嘧啶,以及包含5-甲基胞嘧啶的合成DNA序列(mCGATAmCGmCAT,ss mC)和其未甲基化的对应序列(CGATACGCGCAT,ss)的SERS光谱,探讨了甲基化相关的特征峰。随后,研究人员分析了这些甲基化相关特征峰(如1006/cm)与甲基化水平的关系,以此确定了与甲基化相关的光谱标记。

01cf923c-d28f-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

图2 (A)5-甲基胞嘧啶(5mC)和胞嘧啶(C)的SERS光谱以及5mC-C的差谱;(B)ss mC(mCGATAmCGmCGCAT,20 ng/μL)和ss(CGATACGCAT,20 ng/μL)的SERS光谱,以及ss mC-ss的差谱;(C)PLS-DA模型区分ss mC和ss的VIP分数;(D)不同胞嘧啶碱基比例的ss mC+ss的SERS光谱,RmC=[mC]/([C]+[mC]);(E)摩尔比RmC与1001/cm处的峰强度(I1001)之间的线性关系。

如图3所示,研究团队利用直接SERS威廉希尔官方网站 分别检测了来源于肺癌细胞系和肺上皮细胞系的DNA的SERS光谱,并比较了对应的5-甲基胞嘧啶特征峰1006/cm的拉曼强度差异。通过与商业化试剂盒(LINE-1)的交叉验证,进一步证明直接SERS威廉希尔官方网站 可以对从细胞系中提取的gDNA的全局甲基化水平提供准确可靠的测量结果。

01ddbd12-d28f-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

图3(A)不同细胞系提取的gDNA的平均SERS光谱以及(B)差谱;(C)特征峰1006/cm对应的拉曼强度;(D)LINE-1试剂盒检测细胞系的全局甲基化水平

如图4所示,研究团队利用直接SERS威廉希尔官方网站 检测了早期肺癌(n = 65)和肺部良性疾病(n = 41)患者的FFPE组织标本中提取的gDNA的SERS光谱。基于单个谱峰(I1006)强度计算ROC曲线下的面积(AUC)值为0.7,表明DNA甲基化可作为潜在的区分早期肺癌和肺部良性疾病患者的生物标志物。研究团队还利用PLS-DA模型对全谱光谱进行分析,发现直接SERS检测与机器学习相结合,可以识别DNA甲基化模式的分子特征,从而提高早期肺癌和肺部良性疾病患者的诊断性能,表明这种方法具有广阔的应用前景。

021580e4-d28f-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

图4 (A)每个样本的gDNA光谱强度映射图;(B)早期肺癌和肺部良性疾病患者的gDNA的平均SERS光谱以及差谱;(C)基于1006/cm的峰值强度的全局甲基化水平的比较;(D)基于1006/cm处的SERS信号强度的ROC曲线用于区分早期肺癌和肺部良性疾病患者;(E)根据PLS-DA模型计算的每个样本的预测分数;(F)基于预测分数的ROC曲线,用于鉴别早期肺癌和肺部良性疾病患者;(G)PLS-DA模型中得到的用于鉴别早期肺癌和肺部良性疾病的VIP分数。

综上所述,在这项工作中,研究团队提出了一种结合机器学习的直接SERS方法,用于分析DNA甲基化模式,探究早期肺癌和肺部良性疾病患者在分子水平上的差异。未来,便携式光学仪器的发展将进一步促进床旁的DNA分析,用于早期疾病的检测。






审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 机器学习
    +关注

    关注

    66

    文章

    8408

    浏览量

    132580
  • PLS
    PLS
    +关注

    关注

    0

    文章

    11

    浏览量

    9068
  • 拉曼光谱
    +关注

    关注

    0

    文章

    83

    浏览量

    2740

原文标题:机器学习+表面增强拉曼光谱威廉希尔官方网站 ,用于早期肺癌筛查

文章出处:【微信号:Micro-Fluidics,微信公众号:微流控】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    高压放大器在气体光谱检测威廉希尔官方网站 研究中的应用

    实验名称:气体光谱检测装置的设计与搭建 测试目的:开展气体光谱检测
    的头像 发表于 12-12 10:57 102次阅读
    高压放大器在气体<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>检测<b class='flag-5'>威廉希尔官方网站
</b>研究中的应用

    使用光谱检测组织的恶性变化

    介绍 准确、快速、无创地检测和诊断组织中的恶性疾病是生物医学研究的重要目标。漫反射、荧光光谱光谱等光学方法都已被研究作为实现这一目标的方法。漫反射利用组织的吸收和散射特性,特别是
    的头像 发表于 10-17 06:32 191次阅读
    使用<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>检测组织的恶性变化

    光谱的原理及其应用

    分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法。 是一种光散射威廉希尔官方网站 ,光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光
    的头像 发表于 08-26 06:22 329次阅读

    精准捕捉信号——时间门控光谱系统实验结果深度解析

    在上篇的文章(详见文末目录:闪光科技推出高性能时间门控光谱系统,为科学研究注入新动力!),一文中,我们详细介绍了时间门控
    的头像 发表于 08-13 10:38 367次阅读
    精准捕捉<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b>信号——时间门控<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>系统实验结果深度解析

    厘米级微型光谱

    (SNR)受限、传感器像素间的量子效率(QE)变化较大、共焦性或深度分层差、激光波长和激光器光功率不稳定、激光光学反馈灵敏度高以及功耗高。 近日,丹麦威廉希尔官方网站 大学的科研团队提出了一种厘米级微型
    的头像 发表于 07-09 06:26 314次阅读
    厘米级微型<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>仪

    光谱仪原理及应用

    一、光谱仪的原理 光谱仪的原理是基于印度科学家C.V.
    的头像 发表于 07-01 06:28 646次阅读

    美能晶化率测试仪:光谱成像威廉希尔官方网站 在HJT工艺中的应用与优化

    光谱成像主要用于获取物质的化学信息及其空间分布。美能晶化率测试仪通过高光谱分辨率和低杂散光光谱
    的头像 发表于 06-29 08:33 334次阅读
    美能晶化率测试仪:<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>成像<b class='flag-5'>威廉希尔官方网站
</b>在HJT工艺中的应用与优化

    时间门控光谱的创新驱动力——SPAD的突破与应用

    ◆◆◆◆时间门控光谱的创新驱动力SPAD的突破与应用◆◆◆◆光谱
    的头像 发表于 06-19 08:16 511次阅读
    时间门控<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>的创新驱动力——SPAD的突破与应用

    探索光谱的奇妙世界:从原理到应用

    光谱是一种非常强大的材料分析工具,可用于探索研究碳质和无机材料的特征,提供其物相、功能和缺陷的有用信息等。此外,表面
    的头像 发表于 06-12 17:08 540次阅读
    探索<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>的奇妙世界:从原理到应用

    可实现较高效率的单分子检测的数字胶体增强光谱

    该研究针对表面增强光谱领域内定量的挑战,系统阐述了基于数字胶体增强
    的头像 发表于 04-23 09:07 583次阅读
    可实现较高效率的单分子检测的数字胶体<b class='flag-5'>增强</b><b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>

    用于单分子无标记定量检测的数字胶体增强光谱威廉希尔官方网站

    光谱是一种指纹式的、具有分子结构特异性的非弹性散射光谱。通过表面增强
    的头像 发表于 04-22 14:25 573次阅读
    <b class='flag-5'>用于</b>单分子无标记定量检测的数字胶体<b class='flag-5'>增强</b><b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b><b class='flag-5'>威廉希尔官方网站
</b>

    一种用于化学和生物材料识别的便携式光谱解决方案

    基于扫频光源的紧凑型光谱系统:美国麻省理工学院(MIT)和韩国科学威廉希尔官方网站 院(KAIST)的研究人员开发了一种用于化学和生物材料识别的便携式
    的头像 发表于 04-16 10:35 525次阅读
    一种<b class='flag-5'>用于</b>化学和生物材料识别的便携式<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>解决方案

    一文解析散射和光谱

    光谱是一种功能强大且用途广泛的分析威廉希尔官方网站 用于研究分子和材料样品。该威廉希尔官方网站 基于光的非弹性散射,也
    的头像 发表于 03-29 11:36 1106次阅读
    一文解析<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b>散射和<b class='flag-5'>光谱</b>学

    先进的光谱威廉希尔官方网站

    的低信号。信号增强可以通过使用两种理论来实现。第一种是表面增强光谱(SERS),它使用金属
    的头像 发表于 01-15 06:35 352次阅读
    先进的<b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b><b class='flag-5'>威廉希尔官方网站
</b>

    光谱装置的布局

    图1:光谱装置。 实际上,每个装置都包括一个激发样品的激光器和一个收集发射信号的探测器。额外的光学器件集成到系统中,以聚焦光束并优化
    的头像 发表于 01-10 06:35 394次阅读
    <b class='flag-5'>拉</b><b class='flag-5'>曼</b><b class='flag-5'>光谱</b>装置的布局