日本开发出用AI早期发现胰腺癌的技术

日本开发出用AI早期发现胰腺癌的技术 日本京都大学准教授福田晃久及爱科来（ARKRAY）等组成的研究团队开发出了能够根据血液中含有的微小物质“MicroRNA（小分子核糖核酸）”来筛查早期胰腺癌的人工智能（AI）技术。 该技术让AI学习了胰腺癌患者和健康人的MicroRNA的表达状态，即使是针对早期胰腺癌患者，也能比现有检测方法更加精准地辨别出来。团队力争在数年后实现实用化。 胰腺癌很少出现黄疸或腹痛等症状，病情往往会在患者未察觉的情况下发展。超过半数的患者在确诊时肿瘤已经转移至其他器官，胰腺癌在所有癌症中的5年生存率最低。 但是，如果能够在肿瘤还处于较浅位置的0期阶段或者直径在10~20毫米左右的1期阶段发现胰腺癌，生存率就比较高，因此早期诊断非常重要。 目前的胰腺癌检测方法使用的主要指标是血液中的“CA19-9”蛋白质的含量，但早期患者的阳性率很低。丹麦哥本哈根大学等的研究显示，可以根据MicroRNA的表达状态以较高的准确率识别出患者，但由于早期患者的绝对数量较少，因此一直无法进行充分研究。 此次，日本的研究团队从14家医院采集了包括早期患者在内的212名胰腺癌患者和213名健康人的血液，收集了MicroRNA的数据。从约2580种MicroRNA中选取出患者和健康人的表达水平差异较大的100种，采用深度学习技术让AI学习其表达状态，由此构建出了用于诊断胰腺癌患者的AI模型。 尝试用传统指标CA19-9来识别患者时，完全无法辨别出0期患者，对1期患者的识别准确率也只有29％。而使用此次开发的AI技术时，能分别以50％和63％的准确率识别出患者。

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文 人类的指尖异常灵敏。它们可以传达小至头发丝一半宽度的物体的细节，辨别表面纹理的细微差别，并能运用适当的力量抓住鸡蛋或一袋 20 磅（9 千克）重的狗粮而不打滑。随着尖端电子皮肤开始融入越来越多的仿生物功能，像滑动这样类似人类的动态交互变得越来越重要。然而，尽管软机器人技术不断进步，但要在机器人中再现人类指尖的灵敏度却很困难。英国剑桥大学的研究人员采用一种方法，将基于视觉的触觉传感器与人工智能相结合，以高分辨率和高速度检测特征，从而使其离现实更近了一步。"人类指尖的柔软度是我们能够以适当的压力抓握东西的原因之一，"该研究的第一作者帕斯-波特达尔（Parth Potdar）说。"对于机器人技术来说，柔软是一种有用的特性，但你也需要大量的传感器信息，而同时拥有这两种信息是很棘手的，尤其是在处理柔性或可变形表面时"。研究人员为自己设定了一项具有挑战性的任务：开发一种机器人"指尖"传感器，它可以像人的手指一样沿着指尖滑动，从而读取盲文。这是一项理想的测试。传感器需要高度灵敏，因为每个代表字母的点都非常紧密地排列在一起。研究报告的合著者大卫-哈德曼（David Hardman）说："目前已有机器人盲文阅读器，但它们一次只能阅读一个字母，这与人类的阅读方式不同。现有的机器人盲文阅读器的工作方式是静态的：它们触摸一个字母图案，读取它，从表面拉起，移过去，再降低到下一个字母图案上，以此类推。我们想要的是更逼真、更高效的东西"。因此，研究人员创造了一种在"指尖"装有摄像头的机器人传感器。考虑到传感器的滑动动作会导致运动模糊，研究人员使用了一种机器学习算法，这种算法是在一组经过合成模糊处理的真实静态图像上训练出来的，目的是"消除"图像的模糊。消除运动模糊后，计算机视觉模型就能检测出每个字母并对其进行分类。Potdar 说："这对机器人专家来说是个难题，因为要消除运动模糊，需要进行大量的图像处理，耗时耗力。"采用训练有素的机器学习算法意味着机器人传感器能以每分钟315字的速度阅读盲文，准确率达到87.5%，是人类阅读器速度的两倍，准确率也差不多。研究人员说，这比以前的研究快得多，而且这种方法可以通过更多的数据和更复杂的模型架构进行扩展，从而在更高的速度下实现更好的性能。哈德曼说："考虑到我们使用假模糊来训练算法，它在阅读盲文方面的准确性令人惊讶。我们在速度和准确性之间找到了一个很好的平衡点，人类读者也是如此。"研究人员说，虽然这种传感器不是为辅助技术而设计的，但它能快速准确地读取盲文，这对开发灵敏度可与人类指尖媲美的机器手或假肢是个好兆头。他们希望将其技术放大到人形手或皮肤的大小。Potdar说："盲文阅读速度是测量触觉传感系统动态性能的一个很好的方法，因此我们的研究结果可以应用于盲文以外的领域，如检测表面纹理或机器人操纵中的滑动。"下面这段视频由剑桥大学制作，介绍了研究人员如何开发盲文阅读传感器。 ... PC版： 手机版：

科学家开发出具有突破性的手持式芬太尼检测装置 准确率达98%

科学家开发出具有突破性的手持式芬太尼检测装置 准确率达98% 埃里克-琼森工程与计算机科学学院生物工程系教授兼系主任沙利尼-普拉萨德博士说，该原型可用于通过尿液分析检测芬太尼，是检测唾液中药物的先驱。该技术还可用于检测物质中是否含有芬太尼，方法是将样品与水混合，然后将液体滴在传感器上。UT达拉斯分校生物工程研究人员 Ivneet Banga PhD'23 和 Anirban Paul 博士展示了他们团队开发的传感器如何检测芬太尼。研究人员将液体直接滴在传感器平台上，该平台与笔记本电脑相连，可在几秒钟内提供检测结果。图片来源：德克萨斯大学达拉斯分校该研究的通讯作者、系统生物学科学系塞西尔-H.和艾达-格林教授普拉萨德说："现在迫切需要一种易于使用、便携式的微型设备，这种设备可以高特异性地检测芬太尼，并立即将结果共享到联网设备上。我们的研究证明了在几秒钟内检测芬太尼的高精度传感器的可行性。"日益严重的芬太尼危机据美国疾病控制和预防中心介绍，芬太尼是一种合成阿片类药物，其药效比海洛因强 50 倍，比吗啡强 100 倍。非法制造的芬太尼通常与其他药物混合，只要2毫克（相当于10到15粒食盐）就能致命。美国每天有 150 多人死于芬太尼等合成阿片类药物过量。研究发现，芬太尼可在尿液中检测长达 72 小时。UT达拉斯分校的研究人员正在努力推进从毛发中检测芬太尼的技术。他们的最终目标是开发出一种检测唾液中芬太尼的检验方法。普拉萨德说，唾液检测可以帮助急救人员为吸毒过量者做出治疗决定。创新的传感器设计和测试该装置包含一个电化学传感器，可根据化学反应产生电信号。然而，开发检测芬太尼的传感器是一项挑战，因为这种合成阿片类药物是一种非挥发性化合物，这意味着它不会产生电化学信号。左起Sriram Muthukumar 博士、Anirban Paul 博士、Shalini Prasad 博士和 Ivneet Banga PhD'23 开发出这种传感器为了用电化学传感器捕获芬太尼，研究人员使用了一种类似捕鼠器的分子网状结构。捕鼠器由包括金纳米粒子在内的多种物质组成，对于这个装置上的"奶酪"，研究人员不得不发挥创意。合作与未来应用该论文的第一作者、生物工程研究员阿尼尔班-保罗（Anirban Paul）博士利用逆向工程找到了解决方案。保罗从印度来到这里与普拉萨德一起工作，他决定尝试使用纳洛酮，这是一种可以逆转阿片类药物过量的救命药物。研究人员进行了计算测试，以了解这些化合物如何相互作用，从而确定如何使用纳洛酮像磁铁一样吸引芬太尼。"纳洛酮用于降低芬太尼的效力，"保罗说。"我的想法是用纳洛酮来捕捉芬太尼，就像奶酪诱捕老鼠一样"。研究人员对实验室中添加了低、中、高浓度芬太尼的尿液进行了检测。尿液滴在试纸上。如果尿液中含有芬太尼，纳洛酮就会与之发生作用并产生信号。该装置在加标尿样中检测到的芬太尼含量高达百万分之 100。研究报告的作者Ivneet Banga博士是生物工程专业的研究项目经理，帮助规划实验和合成材料。去年，作为一名博士生，Banga凭借一款能在几秒钟内检测出包括COVID-19在内的呼吸道疾病的手持式呼气分析仪，获得了二级百特青年研究员奖，她希望芬太尼传感器能帮助预防过量用药导致的死亡。普拉萨德和她的团队开发了多种电化学传感器，包括检测汗液中感染生物标志物（如 COVID-19）以及炎症性肠病发作生物标志物的技术。去年，他们开发了一种测试方法，可以测量唾液中大麻的主要活性成分四氢大麻酚，准确率高达 94%。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家开发出简单经济的早期糖尿病检测方法

科学家开发出简单经济的早期糖尿病检测方法 研究人员最近在《糖尿病》杂志上发表了他们的研究成果。约翰内斯-迪特里希指出："在所有糖尿病患者中，有 30% 的人尚未得到诊断，因此也没有得到任何治疗，部分原因是不容易在早期发现这种疾病。糖尿病是逐渐形成的，我们的诊断方法不够灵敏，无法检测出糖尿病；此外，它们也不够特异，这意味着也可能出现假阳性结果。"他与来自德国、印度、新加坡和英国的同事一起，研究出了一种早期检测糖尿病的新方法。这种方法名为 SPINA Carb，以数学模型为基础。病人只需在早上吃早餐前抽取血液样本。样本中测得的两个值是相关的：胰岛素值和葡萄糖值。约翰内斯-迪特里希（Johannes Dietrich）解释说："我们将这些值输入一个描述人体糖代谢控制回路的方程，并根据某个变量将其分解。结果就是所谓的静态处置指数（SPINA-DI）。"研究小组通过计算机模拟证明，新参数证实了动态补偿理论，即代谢综合征患者的胰岛素抵抗可通过胰腺β细胞增加活性得到补偿。随后对来自美国、德国和印度的三组志愿者进行的研究也证实了这一假设。研究人员发现，在所有三组中，计算出的 SPINA-DI 与代谢功能的相关指标（如对口服葡萄糖耐量试验的反应）相关。此外，SPINA-DI 比其他计算出的葡萄糖代谢指标更可靠，诊断也更准确。作者总结说："这种新方法不仅具有成本效益，而且精确可靠。它可以补充，在许多情况下甚至可以取代更复杂的既定方法"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

用现成部件制成的传感器可同时检测32种病原体

用现成部件制成的传感器可同时检测32种病原体  研究人员利用现成的部件制造出了一种成本低、灵敏度高的生物传感器带有 32 个检测垫的扩展门可同时检测 32 种病原体早期诊断疾病对患者和医生都有好处。它使治疗能够延缓疾病的发展，降低并发症的风险，从而改善长期的健康状况。德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）研究实验室的一个团队考虑到早期诊断的重要性，利用现成的元件制造出了一种成本效益高、手掌大小的设备，可以同时检测 32 种不同的病原体。为了制造出这种新型装置，研究人员借鉴了电子学领域的基本概念，使用场效应晶体管（FET）。场效应晶体管利用电场控制半导体中的电流。它有三个元件：源极、栅极和漏极。向栅极表面施加电压可改变其电势，并控制源极和漏极之间的电流。只有当栅极电压达到一定阈值时，器件才会"通电"。不同的病原体会产生不同的电位，从而产生不同的电流。例如，癌细胞产生的电流就与流感病毒不同。电流没有明显变化意味着传感器（栅极）表面没有与疾病相关的生物分子结合，反之亦然。基于场效应晶体管的传统生物传感器的一个主要缺点是测试表面不能重复使用，使用后需要丢弃整个晶体管，成本高昂且不太环保。为了解决这个问题，研究人员使用了一个与晶体管栅极相连的独立电极来测量电势的变化。这项研究的通讯作者拉里萨-巴拉班（Larysa Baraban）说："这使我们有机会多次使用晶体管。我们将栅极分离出来，并将其称为'扩展栅极'即测试系统的扩展"。为了进一步改进系统，研究人员创建了一个带有 32 个测试垫的扩展门，能够检测多种病原体。巴拉班说："我们当然希望这套系统能同时进行多项分析。"这意味着可以同时在每个垫子上对一个样本进行不同病原体的检测"。研究人员用他们的设备检测白细胞介素-6（IL-6），这是一种在感染和组织损伤时产生的蛋白质。它是免疫系统激活的有效标志物，在炎症、感染、自身免疫性疾病、心血管疾病和某些癌症中都会升高。"无论是简单的感冒还是癌症，IL-6 的浓度都会发生变化，"巴拉班说。"不同的疾病以及疾病的不同阶段会产生不同的临床表现。这就是为什么IL-6非常适合作为一种标记物。"他们发现，使用专为研究人员设计的现成纳米粒子试剂盒添加金纳米粒子，可以集中或定位电荷并放大电压信号，从而提高设备的灵敏度。测试的灵敏度大大高于在没有纳米粒子的情况下工作时的灵敏度。基于场效应晶体管的完整生物传感原型照片他们发现，他们的设备能快速产生结果，其灵敏度和检测限（LOD）值可与最先进的基于场效应晶体管的生物传感器相媲美。事实上，与实验室常用来检测血液中抗体的标准酶联免疫吸附试验（ELISA）方法相比，该设备的LOD值要低得多。研究人员说，他们的生物传感装置成本低廉，具有一系列潜在应用，从监测癌症患者免疫疗法的进展到预测流感或 COVID-19 等病毒性疾病的严重程度和病程。这项研究发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

癌症药物的副产品可能是一种尚未开发的帕金森病治疗方法

癌症药物的副产品可能是一种尚未开发的帕金森病治疗方法 服用药物后，它们会被吸收并分布到身体各处。当药物产生治疗效果后，会被各个器官分解代谢成为被称为代谢物的副产品，这些化合物更容易被排出体外。尽管药物代谢物在血浆中浓度很高，而且可能具有药理活性，但其潜在的治疗作用往往被忽视。然而，西班牙国家研究委员会（CSIC）的一项新研究发现，一种抗癌药物在分解过程中产生的代谢物本身可能具有治疗价值。Rucaparib是一种用于治疗复发性卵巢癌、乳腺癌以及最近的前列腺癌的药物，它被分解成主要代谢物M324，在包括小鼠和人类在内的多个物种中都能检测到这种代谢物。在动物体内，M324 的血浆浓度高于母体药物，并能进入肿瘤细胞；在人体内，代谢物的血浆浓度约为 rucaparib 浓度的 40%。利用四种不同的计算方法，研究人员全面描述了M324的特征，从而预测了鲁卡帕利及其代谢物的潜在"非靶点"。他们确定了这两种药物共有的靶点和两者独有的靶点。为了验证他们的计算结果，研究人员继续在实验室细胞系上进行实验，测试M324是否具有抗癌特性。他们在包括前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌在内的20种人类癌细胞系中筛选了鲁卡帕利和M324的合成版。在九种细胞系中，结合使用母药及其代谢物比单独使用其中一种化合物更能增强对癌细胞的抑制作用。最大的差异出现在前列腺癌细胞系中，抑制率相差超过 30%。研究人员在前列腺癌细胞系模型中观察到了协同作用而非独立活性，他们想知道这种代谢物本身是否能在另一种细胞环境中发挥作用。他们用从一名帕金森病患者身上获得的诱导多能干细胞（iPSCs）分化出帕金森病多巴胺神经元，然后用M324处理这些神经元。他们发现，这种代谢物能有效减少突触核蛋白的积累。突触核蛋白是一种蛋白质，当它错误折叠成聚集体时，会导致神经炎症、神经变性和细胞死亡。它在遗传学和神经病理学上与帕金森病有关。研究人员说，他们的发现可能会产生重大的临床影响。首先，rucaparib和M324的协同作用可能会影响前列腺癌晚期的临床试验，因为与其他用于这种情况的抗癌药物相比，将这两种药物结合使用可能更有优势。这也可能对药物的安全性和有效性产生影响，值得进一步研究。关于帕金森氏症，研究表明这种代谢物具有药理活性，有可能被重新利用，成为治疗该疾病的一种新方法。研究人员说："总之，我们证明了药物代谢物可能具有与其母体药物不同的多药理作用，这凸显了药物代谢物商业化的重要性，将其纳入临床前研究，并在药物发现和开发过程中对其进行更彻底的表征，以全面了解药物在临床中的作用，并在精准医疗中更好地为患者量身定制药物。"这项研究发表在《细胞化学生物学》杂志上。 ... PC版： 手机版：