近日，西安電子科技大學(xué)、四川大學(xué)華西醫(yī)院等多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合在《Cell Reports Medicine》發(fā)表重要研究——基于深度學(xué)習(xí)輔助表面增強(qiáng)拉曼散射（DL-SERS）技術(shù)開(kāi)發(fā)的新型診斷平臺(tái)，僅需5分鐘、0.5微升腦脊液（CSF）樣本，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)急性白血?。ˋL）多種亞型及中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血?。–NSL）的快速、高靈敏度分類診斷。這一突破有望解決傳統(tǒng)白血病診斷中敏感性低、依賴經(jīng)驗(yàn)的難題，為血液腫瘤精準(zhǔn)診療提供新利器。

圖形摘要

傳統(tǒng)診斷之困與技術(shù)突破

深度學(xué)習(xí)輔助表面增強(qiáng)拉曼散射（DL-SERS）分類策略概覽

急性白血?。ˋL）是血液系統(tǒng)惡性腫瘤，其中約3%-5%的患者初診時(shí)已發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血?。–NSL），復(fù)發(fā)時(shí)比例更升至30%-40%。CNSL會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重神經(jīng)損傷甚至危及生命，但其早期癥狀隱匿或不典型，現(xiàn)有檢測(cè)手段存在顯著局限：

• 細(xì)胞學(xué)檢查（CC）：雖特異性超95%，但敏感性不足50%，易漏診；

• 流式細(xì)胞術(shù)（FCM）：需專業(yè)樣本處理和判讀，且白血病細(xì)胞易黏附于腦膜血管壁，導(dǎo)致CSF中異常細(xì)胞含量低，敏感性仍不理想；

• 生物標(biāo)志物檢測(cè)：雖能反映病理機(jī)制，但缺乏高效、精準(zhǔn)的整合分析工具。

因此，開(kāi)發(fā)一種快速、高靈敏度且操作簡(jiǎn)便的CSF檢測(cè)技術(shù)，成為AL及CNSL早期診斷的關(guān)鍵需求。針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出“深度學(xué)習(xí)輔助表面增強(qiáng)拉曼散射（DL-SERS）”策略，將SERS的高靈敏度分子指紋檢測(cè)與Transformer模型的智能分析結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了CSF中AL相關(guān)生物信息的快速提取與精準(zhǔn)分類。

急性白血病篩查

急性白血病診斷

核心技術(shù)亮點(diǎn)與臨床驗(yàn)證

DL-SERS分類的外部驗(yàn)證及流式細(xì)胞術(shù)分析

核心技術(shù)亮點(diǎn)：

1.超靈敏SERS檢測(cè)：利用聚焦空間限域“熱點(diǎn)”技術(shù)，結(jié)合物理富集（滑液填充多孔表面基底）與化學(xué)聚集（CSF中NaCl誘導(dǎo)銀納米顆粒團(tuán)聚），僅需0.5微升CSF即可在5分鐘內(nèi)獲取高信噪比光譜，解決了傳統(tǒng)SERS檢測(cè)復(fù)雜樣本的靈敏度瓶頸。

2.多模態(tài)特征融合：突破單一光譜分析限制，將1D光譜的強(qiáng)度、波數(shù)位置信息與2D拉曼成像的空間分布特征融合，全面捕捉CSF中生物分子的微觀狀態(tài)。

3.Transformer智能分類：通過(guò)多頭注意力機(jī)制，模型可同時(shí)聚焦不同維度的特征，精準(zhǔn)識(shí)別健康人群、AL患者及各亞型間的細(xì)微差異。實(shí)驗(yàn)顯示，該模型在健康與AL患者區(qū)分中準(zhǔn)確率達(dá)96.13%，AUC（曲線下面積）達(dá)0.98，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型。

研究團(tuán)隊(duì)納入全國(guó)五家醫(yī)院的332例CSF樣本（268例AL患者，64例健康對(duì)照），涵蓋AML（M1/M2、M3、M4/M5亞型）、ALL（B-ALL、T-ALL）及其分子遺傳學(xué)亞型（如BCR/ABL融合基因陽(yáng)性/陰性），并首次納入CNS浸潤(rùn)患者（11例）及健康對(duì)照（11例）的對(duì)比數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵結(jié)果：

• AL全景診斷：對(duì)AML與ALL的二分法準(zhǔn)確率96.2%；B-ALL與T-ALL區(qū)分準(zhǔn)確率96.5%；AML各亞型（M1/M2、M3、M4/M5）分類準(zhǔn)確率91.8%；B-ALL分子遺傳學(xué)異常（正常/異常、BCR/ABL陽(yáng)性/陰性）識(shí)別準(zhǔn)確率超93%；CNS浸潤(rùn)與否的判斷準(zhǔn)確率高達(dá)95.9%。

• 外部驗(yàn)證可靠：在120例獨(dú)立樣本的盲測(cè)中，AML/ALL區(qū)分準(zhǔn)確率仍達(dá)93.3%，B-ALL/T-ALL為96.7%，驗(yàn)證了模型的泛化能力。

• 跨界應(yīng)用潛力：研究進(jìn)一步將該平臺(tái)用于腦膜炎（病毒性、結(jié)核性、隱球菌性、自身免疫性）的四分類，準(zhǔn)確率達(dá)97%，AUC值0.997，展現(xiàn)了其在CNS疾病診斷中的廣泛適用性。

DL-SERS腦膜炎分類的可推廣性與可轉(zhuǎn)移性

應(yīng)用前景與未來(lái)展望

這項(xiàng)研究為AL及CNSL的早期診斷提供了“快、準(zhǔn)、簡(jiǎn)”的新范式。傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)檢查需依賴病理醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，而DL-SERS平臺(tái)通過(guò)自動(dòng)化光譜分析與AI算法，大幅降低了操作門檻，且能在5分鐘內(nèi)給出多維度診斷結(jié)果，這對(duì)CNSL這類進(jìn)展迅速的疾病至關(guān)重要。

下一步研究團(tuán)隊(duì)將深入解析SERS光譜與CSF中具體生物標(biāo)志物（如核酸、蛋白質(zhì)、代謝物）的關(guān)聯(lián)，明確其分子機(jī)制；同時(shí)擴(kuò)大樣本量，尤其是CNSL患者的長(zhǎng)期隨訪數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化模型性能。

目前，該DL-SERS平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)CSF樣本的快速檢測(cè)，未來(lái)若能與便攜式拉曼光譜儀結(jié)合，有望在基層醫(yī)院、急診場(chǎng)景中推廣，為AL及CNSL患者爭(zhēng)取黃金治療時(shí)間。

原文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(25)00393-3

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