納米磁珠+AI：讓液體活檢越走越近

原標(biāo)題：納米磁珠+AI：讓液體活檢越走越近

不久前，南方科技大學(xué)-美國硅谷Apostle聯(lián)合項(xiàng)目落戶深圳，其聯(lián)合創(chuàng)始人是來自美國斯坦福大學(xué)和杜克大學(xué)的三位博士葛東亮、張博、郭昕，并由美國科學(xué)院院士查爾斯·坎特博士任顧問。這個(gè)“豪華技術(shù)團(tuán)隊(duì)”要讓液體活檢查癌在中國越來越近。

葛東亮博士介紹，一些實(shí)體腫瘤細(xì)胞的DNA可以釋放到外周血中，主要的途徑是腫瘤細(xì)胞凋亡和外泌體等。通過外周血漿，或其他體液進(jìn)行癌癥DNA診斷，就是可以作為日常體檢項(xiàng)目的液體活檢技術(shù)。液體活檢技術(shù)，針對各類癌種的早期篩查，早期即成功檢測，并處以小規(guī)模、可控制又非常高效的外科手術(shù)，世界經(jīng)濟(jì)論壇和《科學(xué)美國人》都將液體活檢技術(shù)列為2017年全球十大新興技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)面臨兩大挑戰(zhàn)

腫瘤DNA可作為腫瘤早期診斷的有效工具，但必須對其進(jìn)行準(zhǔn)確靈敏的檢測。葛東亮介紹，在這一領(lǐng)域，目前國際科研及產(chǎn)業(yè)界遇到了一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：已有的液體活檢技術(shù)，對存在于外周血漿中的腫瘤DNA進(jìn)行檢測時(shí)，無法提供早期診斷所需的準(zhǔn)確度。

由于高通量測序有技術(shù)本身無法避免的誤差，造成了目前技術(shù)難以逾越的障礙。即使將目前的錯(cuò)誤率在技術(shù)上降低數(shù)百倍甚至數(shù)千倍，在極高乘數(shù)測序下，用于腫瘤早期診斷時(shí)，我們?nèi)匀粺o法分辨這些累積的誤差與真實(shí)的腫瘤突變之間的區(qū)別，從而無法實(shí)現(xiàn)有效的早期診斷。

液體活檢技術(shù)應(yīng)用于臨床的首要挑戰(zhàn)是，患者體液中的游離核酸含量和濃度很低，每10毫升血中通常只有幾納克到一兩百納克，而現(xiàn)有的核酸抽提技術(shù)都是百微克級(jí)的，用于液體活檢的極微量小片段核酸物質(zhì)時(shí)，抽提效率不夠。由于游離核酸本身含量和濃度很低，其中來自于疾病組織的游離核酸含量更低，當(dāng)抽提效率不夠時(shí)，無法保障檢測質(zhì)量。所以，當(dāng)下全球亟待一種高效獲得游離核酸并放大其中癌癥信息的綜合早篩研究方向與平臺(tái)。

國際獨(dú)創(chuàng)方法解決關(guān)鍵問題

“我們的納米磁珠和人工智能專利是專門設(shè)計(jì)用來解決這兩個(gè)關(guān)鍵問題的。”葛東亮介紹，納米磁珠是一個(gè)直徑很小，具有核心-包膜-特殊修飾的三層結(jié)構(gòu)。它既可以與體液中極微量小片段核酸物質(zhì)完全高效地結(jié)合，逆向又能完美有效地解除和釋放，對極微量小片段核酸物質(zhì)可以達(dá)到95%以上的富集，從而能捕獲含量稀少的腫瘤DNA，解決了目前游離核酸捕獲效率低的世界性難題。

而對不同腫瘤基因突變的甄別就要靠人工智能了。葛東亮告訴記者，他們建立了一個(gè)含有35000名腫瘤病人基因組信息的大數(shù)據(jù)庫，其中涵蓋了超過25種癌癥種類，又設(shè)計(jì)了一種專門的計(jì)算機(jī)算法，其目的是在大數(shù)據(jù)庫中，面對紛繁復(fù)雜、異質(zhì)化的基因組現(xiàn)象集合，通過機(jī)器自我學(xué)習(xí)，訓(xùn)練計(jì)算機(jī)高效、高速、準(zhǔn)確辨識(shí)腫瘤的有效突變，區(qū)分疑似突變，摒棄無效突變。這樣的機(jī)器自我學(xué)習(xí)和進(jìn)化的邏輯、方法和機(jī)器智能思維體系，能應(yīng)用到更多未知的檢測空間，從而徹底解決疾病遺傳異質(zhì)性對于檢測的挑戰(zhàn)。目前在國際領(lǐng)域，這樣的方法是獨(dú)創(chuàng)的。

聯(lián)合項(xiàng)目目前已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。葛東亮表示，這項(xiàng)前沿“黑科技”已不是實(shí)驗(yàn)室的論文，而是可以產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目。這種極有前景的新技術(shù)一旦投入廣泛應(yīng)用，將極大改善國計(jì)民生，為國家?guī)?dòng)千億美元級(jí)別的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。