纳米磁珠+AI：让液体活检查癌越走越近

不久前，中国南方科技大学-硅谷使徒联合项目在深圳成立。它的联合创始人是来自斯坦福大学和杜克大学的三名医生，包括葛、和，顾问是美国科学院院士查理斯·坎特博士。“豪华技术团队”正把液体活组织检查癌症越来越靠近中国。

葛·梁冬博士说，一些实体肿瘤细胞的DNA可以释放到外周血中，主要是通过肿瘤细胞的凋亡和外泌体。通过外周血浆或其他体液进行癌症DNA诊断是一种液体活组织检查技术，可用作常规体检项目。液体活组织检查技术旨在对各种癌症进行早期筛查，能够在早期阶段成功检测，并与小规模、可控和高效的外科手术相结合。世界经济论坛和《科学美国人》都将液体活检技术列为2017年世界十大新兴技术。

现有技术面临两大挑战

肿瘤DNA可作为肿瘤早期诊断的有效工具，但必须准确、灵敏地检测。葛说，在这一领域，国际科研和工业目前正面临一个关键的挑战:现有的液体活组织检查技术不能提供在检测外周血浆中存在的肿瘤DNA时早期诊断所需的准确性。

由于高通量测序技术本身不可避免的错误，当前的技术制造了不可逾越的障碍。即使当前的错误率在技术上降低了数百甚至数千倍，在极高的乘数测序下，当应用于肿瘤的早期诊断时，我们仍然不能区分这些累积的错误和真正的肿瘤突变之间的差异，从而不能实现有效的早期诊断。

液体活组织检查技术临床应用的主要挑战是患者体液中游离核酸的含量和浓度非常低，通常每10毫升血液只有几毫微克至120毫微克，而现有的核酸提取技术都是100微克量级，并且当使用非常小的核酸物质片段进行液体活组织检查时，提取效率不够。因为游离核酸本身的含量和浓度非常低，并且来自患病组织的游离核酸的含量甚至更低，所以当提取效率不足时，不能保证检测质量。因此，迫切需要一个全面的早期筛查研究方向和平台，以有效获取游离核酸和扩增癌症信息。

解决关键问题的国际独创方法

"我们的纳米磁珠和人工智能专利是专为解决这两个关键问题而设计的."葛介绍说，纳米磁珠是一种三层结构，直径小，核-壳-特殊修饰。它不仅可以与体液中的极小片段核酸物质充分有效结合，而且可以完美有效地反向释放，极小片段核酸物质富集95%以上，从而可以捕获到含量较低的肿瘤DNA，解决了目前游离核酸捕获效率低的世界性难题。

不同肿瘤中基因突变的识别依赖于人工智能。葛告诉记者，他们已经建立了一个包含35000名肿瘤患者基因组信息的大型数据库，涵盖超过25种癌症，并设计了一种特殊的计算机算法。其目的是面对大型数据库中复杂而异构的基因组现象，训练计算机通过机器自学习，高效、快速、准确地识别肿瘤的有效突变，区分可疑突变，摒弃无效突变。这种机器自学习和进化的逻辑、方法和智能思维系统可以应用到更多未知的检测空间，从而彻底解决疾病遗传异质性对检测的挑战。目前，在国际上，这种方法是独创的。

该联合项目现已进入工业化阶段。葛说，这种尖端的“黑色技术”不再是实验室用纸，而是一个可以产业化的项目。一旦这一有希望的新技术得到广泛应用，它将极大地改善国民经济和人民生活，并推动该国1000亿美元的工业规模。