卵巢癌(OC)是世界最致命的妇科恶性肿瘤之一,由于症状不典型,患者往往无法自觉,且目前临床上没有可靠和准确的检测手段,导致大多数患者直到晚期才被诊断,耽误了最佳的治疗期。

不过随着纳米结构材料和机器学习在医疗检测领域的应用,其用于早期鉴别诊断卵巢癌和良性卵巢肿瘤(BOT)的可行性越来越高。

原定在加拿大多伦多举办的第 51 届妇科肿瘤学会(SGO)女性癌症年会,因受全球 COVID-19 新冠病毒疫情影响被迫取消,不过会议官方平台还是在近日向全球公布了本届学会收录的研究论文及重要成果。

其中,来自中国团队提出的《纳米材料辅助激光解吸电离鉴别诊断卵巢癌和良性卵巢肿瘤》研究成果得到广泛关注,本项目由哈尔滨医科大学附属肿瘤医院、中国国家生物医学材料工程技术研究中心、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、深圳泰莱生物科技有限公司、上海交通大学等合作完成。

中国团队新成果:纳米材料+机器学习,提升早期卵巢癌的鉴别率-肽度TIMEDOO

据了解,研究团队利用纳米结构材料和机器学习,建立了高保真度和可重复性的纳米材料辅助激光解吸电离(NA-LDI)平台,进而可以鉴别诊断卵巢癌和良性卵巢肿瘤。

常用的癌症抗原 125(CA125)虽具有高灵敏度,但对 OC 的诊断特异性较差,研究人员通过建立的 NA-LDI 平台收集了 45 例 OC 患者和 44 例 BOT 患者的样本数据,结合开发的支持向量法(SVM)算法对 OC 和 BOT 进行鉴别诊断,探讨 NA-LDI 与 CA125 的联合应用,并比较 CA125 和 NA-LDI 的单独应用情况。

结果显示,NA-LDI 特异性高于 CA125(86% VS 74%),且 NA-LDI 与 CA125 敏感度相当(86% VS 87%);而 NA-LDI 和 CA125 联合应用的敏感度(95%)和特异性(87%)均较单独应用时有所提高,曲线下面积(AUC)分析说明 NA-LDI 和 CA125 联合应用的诊断准确率最高。

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针对该项研究,哈尔滨医科大学附属肿瘤医院妇科主任娄阁教授表示:“卵巢癌虽不是妇科肿瘤中最高发的,但却是恶性程度最高、预后最不乐观的癌症。卵巢由于部位深藏,一经诊断多为晚期,且患者经常以消化道症状前来就诊,在癌变早期传统检测方法都没有理想的精准度,因此具有很高的隐蔽性和误诊可能。我们的研究建立了一种基于微量血浆的低成本、高通量的方法,可以具较高精密度地对 OC 和 BOT 进行更有效的鉴别,将对卵巢癌的早期诊断提供更全面而准确的参照依据。实验结果也表明,该技术在癌症诊断及其它领域的标准临床实践中将具有很大的潜力。”

值得注意的是,该项基于纳米结构材料及机器学习的技术,此前在大肠癌、肝癌等其它癌症的早期筛查辅助诊断研究中也获得了不错的成效,并分别在 2019 年中国临床肿瘤学会(CSCO)及 2019 年欧洲肿瘤内科学会(ESMO)上公开发表。

2019 年 9 月中旬,复旦大学附属中山医院、中国国家生物医学材料工程技术研究中心、深圳泰莱生物科技有限公司等,曾在中国厦门召开的第 22 届中国临床肿瘤学大会(CSCO)上联合发布了研究成果《纳米材料辅助激光解吸电离技术在大肠癌诊断中的应用》。

研究显示,在 238 例肠癌(CRC)患者和 203 例健康对照者的研究队列中,232 例进行 CEA 检测的 CRC 患者中有 109 例(46.98%)表现为 CEA 阴性,230 例进行 CA19-9 检测的 CRC 患者中 146 例(63.48%)表现为 CA19-9 阴性,而 LDI 方法检测 232 例 CRC 患者只有 1 例(0.43%)被误认为是健康对照。

结果表明 LDI 方法检测 CRC 的灵敏度明显优于 CEA 及 CA19-9。

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紧接着,2019 年 9 月下旬,在西班牙巴塞罗那举行的 2019 欧洲肿瘤内科学会(ESMO)年会上,上海复旦大学附属中山医院、中国国家生物医学材料工程技术研究中心、深圳泰莱生物科技有限公司、北京清华大学药学院等联合发布了共著学术成果《纳米材料辅助激光解吸电离技术在肝癌诊断中的应用》,该项研究实验发现:

在临床试验的队列中,139 例进行 AFP 检测的肝癌(HCC)患者中有 47 例(35.77%)为 AFP 阴性,而使用 LDI 几乎能够识别所有 AFP 阴性的 HCC 患者,灵敏度高达 98.53% ,明显优于 AFP 检测。灵敏度高于 96%,特异性高于 98%,说明 LDI 方法具有更高的诊断意义。

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三篇研究论文的共同作者,国家生物医学材料工程技术研究中心的副研究员张华博士透露:“我们这项新技术针对不同癌症筛查和鉴别的优势成果,已在 14 种常见的恶性肿瘤筛查方面都显示出了较传统手段更优良的可行优势和高效辅助作用。除了癌症早筛之外,这项技术在癌症的伴随诊断、其它复杂疾病的辅助诊断等方面也有极大潜力,或为医学界‘把癌症控制为慢性病’这一目标赋予更大的可能。”

近年来,在分子层面进行大规模数据观测和分析的技术,具有无创、动态、可及性强的优势,正在逐渐进入到临床应用阶段。

据张华介绍,团队通过材料技术的科研创新改变了质谱仪激光作用于分析样本上的强度与分布,有选择性地提高了收集信号的灵敏度和分辨率,有效增强原有信号 1,000 至 10,000 倍,产生数万维级别的高维特征数据。

在技术商业化方面,泰莱生物医学研究与拓展副总裁钟晟表示:“目前基于这项技术成果已转化开发了一款适用于大众的泛肿瘤早期筛查的产品,可覆盖我国常见的 14 大恶性肿瘤,希望能通过它让人们更早地发现自身的癌症隐患,帮助患者本人和医生们,更有针对性地实施早发现、早诊断、早治疗。”

来源:麻省理工科技评论