科技日報記者 張曄 通訊員 范蘇

通過痰液就能檢測出是否患有肺癌，在很多人看來這是難以置信的事，但是在南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，一個大學(xué)生團隊集成創(chuàng)新了復(fù)合納米微球富集肺癌細(xì)胞技術(shù)以及單細(xì)胞分離技術(shù)，將AI技術(shù)和病理診斷相結(jié)合，研發(fā)出痰液篩查肺癌的診斷方式，一舉解決了肺癌細(xì)胞病理診斷難題。

不久前，該團隊的項目《慧眼識癌——肺癌細(xì)胞病理診斷賽道的領(lǐng)跑者》，獲得第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)＋”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國銀獎。

識別癌細(xì)胞不亞于“大海撈針”

近半個世紀(jì)以來，肺癌的發(fā)病率和病死率都處于迅速上升的趨勢。早發(fā)現(xiàn)、早治療，是提高肺癌患者生存率最有效的方法，然而目前尚沒有性價比高的普查手段。

“現(xiàn)在臨床上常見的診斷方法就是X線胸片或CT掃描，但是并不能確診，有時患者還會擔(dān)心輻射的問題?！眻F隊負(fù)責(zé)人、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床182班陳怡洋說道，肺癌確診的金標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)胞病理診斷，但對病理科醫(yī)生來說，細(xì)胞制片并準(zhǔn)確找出肺癌細(xì)胞是一項十分花費時間精力的工作。

陳怡洋從大二開始，與志同道合的同學(xué)一起組成團隊，申請了“AI輔助肺癌細(xì)胞病理診斷”的大學(xué)生創(chuàng)新項目，探索如何解決痰液制片難、肺癌細(xì)胞尋找難、病理確診難等肺癌診斷方面的問題。

在肺癌細(xì)胞病理涂片圖像中，肺癌細(xì)胞很少與其它大量的良性細(xì)胞夾雜在一起，識別極為困難，不僅需要花費很長時間，而且需要長期的經(jīng)驗積累，這是一個世界性難題，不亞于“大海撈針”。

團隊成員們發(fā)現(xiàn)，利用納米微球技術(shù)富集肺癌細(xì)胞是一個很好的路徑?！耙驗榱紣盒约?xì)胞的性質(zhì)不同，我們希望能找出一種特殊的蛋白能對癌細(xì)胞表面受體有特異性的吸附力。”團隊成員、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床203班席珺婷說道。功夫不負(fù)有心人，團隊成功地研發(fā)出被覆特殊復(fù)合蛋白的Fe3O4磁性納米顆粒，能很好解決痰液中肺癌細(xì)胞收集難的問題。實驗數(shù)據(jù)表明，這個微球可以很好地在患者痰液中吸附肺癌細(xì)胞，能將確診陽性率提升30%以上。

AI技術(shù)運用到腫瘤細(xì)胞診斷中

在解決好如何富集癌細(xì)胞的問題之后，他們萌發(fā)出運用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，把AI技術(shù)運用到腫瘤細(xì)胞診斷上的想法。

“同學(xué)們的想法看似簡單且前衛(wèi)，真正做起來卻并不容易。”團隊指導(dǎo)老師、南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院吳輝群副教授說，相比于CT影像上的肺結(jié)節(jié)，顯微鏡拍攝到的肺癌細(xì)胞病理圖像中很多細(xì)胞都是成團成簇的。另外，不同醫(yī)院制片的差異也會影響到病理圖像的顯示，這些都增加了標(biāo)注和機器學(xué)習(xí)的難度。

陳怡洋和團隊成員們首先從細(xì)胞分離做起，但國內(nèi)沒有現(xiàn)成的分離液可以使用，更改分離液的配方是他們想到可能實現(xiàn)分離肺癌細(xì)胞的方法。在醫(yī)學(xué)院季菊玲教授的指導(dǎo)下，最終研制出適合肺癌細(xì)胞的分離液，可以使制片出來的復(fù)雜癌細(xì)胞簇不會重疊在一起，通過AI技術(shù)就能實現(xiàn)精準(zhǔn)識別標(biāo)注，從而提升診斷的效率。

要想實現(xiàn)AI精準(zhǔn)識別，還需要收集大量的肺癌細(xì)胞病理圖像和專家的標(biāo)注來訓(xùn)練AI算法。在學(xué)院老師以及校友專家的幫助下，團隊與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院、同濟大學(xué)附屬肺科醫(yī)院以及學(xué)校附屬醫(yī)院等大型醫(yī)院病理科開展了合作，積累多中心的肺癌細(xì)胞病理資源，建立肺癌細(xì)胞病理標(biāo)注數(shù)據(jù)庫。終于開發(fā)出“慧眼識癌的遠程病理診斷系統(tǒng)”原型，實現(xiàn)了“云端”對肺癌細(xì)胞的識別診斷。

“相比以前坐在顯微鏡前一遍一遍地觀察來說要輕松得多！”“遇到拿不定主意的病理圖像還能請專家遠程會診，省去了患者去大醫(yī)院就診的寶貴時間和往返費用！”在部分臨床試用中，系統(tǒng)收到了許多醫(yī)生的贊揚。他們表示，“慧眼識癌”的系統(tǒng)為病理醫(yī)生帶來了很多便利，不僅節(jié)約了診斷時間，還提高了效率，給患者帶來了實惠。

中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院院長樊嘉評價道：“該項目與臨床樣本檢測符合度很高，是‘互聯(lián)網(wǎng)+精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)診斷’的一個成功范例，未來互聯(lián)網(wǎng)+AI精準(zhǔn)診斷和治療大有可為，應(yīng)用會越來越寬廣。”

目前，團隊已經(jīng)與中國肺癌防治聯(lián)盟達成了合作，將推動痰液早篩成為國家肺癌篩查的推薦項目，幫助患者進行無創(chuàng)診斷，使得病理醫(yī)生能更簡便、更準(zhǔn)確地實現(xiàn)篩查工作，讓肺癌細(xì)胞盡早現(xiàn)形。

關(guān)鍵詞： 肺癌 病理 細(xì)胞