更快、更精准！研究人员利用AI通过pH值识别癌细胞

在显微镜下，健康细胞和癌细胞看起来很相似，区分它们的一种方法是检查细胞内部的酸度或pH值。

利用这一区别特征，新加坡国立大学的一个研究小组开发了一种技术，该技术使用人工智能（AI）通过分析其pH值来确定单个细胞是健康的还是癌性的。每次癌症测试都可以在35分钟内完成，单细胞的分类准确率可以达到95％以上。

2021年3月16日，该研究由国立大学健康创新与技术研究所的研究人员发表在" APL Bioengineering "期刊上，题为：Machine learning based approach to pH imaging and classification of single cancer cells featured.

该研究小组的方法依赖于将溴百里酚蓝（一种对pH敏感的染料根据溶液的酸度变化而改变颜色）施加到活细胞上的方法。

由于其细胞内活性，每种类型的细胞都显示出自己的“指纹”，当被照亮时，它由红色，绿色和蓝色（RGB）成分的独特组合组成。与健康细胞相比，癌细胞的pH值发生了变化，因此它们对染料的反应不同，这会改变其RGB颜色。

使用配备有数码彩色相机的标准显微镜，可以捕获细胞内部染料发出的RGB成分。通过使用他们开发的基于AI的算法，研究人员能够定量映射独特的酸性指纹，从而可以轻松、准确地识别所检查的细胞类型。

基于pH的单细胞成像，分割和特征提取工作流程。

可以同时对成千上万种来自各种癌组织的细胞进行成像，并且可以提取和分析单细胞特征。与目前需要数小时的癌细胞成像的标准方法相比，该研究开发的过程可以在不到35分钟的时间内完成。

研究人员指出，与其他细胞分析技术不同，我们的方法使用简单，便宜的设备，不需要冗长的准备工作和复杂的设备。使用AI，我们能够更快，更准确地筛选细胞。

此外，我们可以监视和分析活细胞，而不会对细胞造成任何毒性或杀死它们。这将允许进一步的下游分析。

RGB分析

由于其技术简单，低成本，快速且高通量，该研究小组正计划开发该技术的实时版本，在该版本中可以自动识别癌细胞，并迅速分离以进行进一步的下游分子分析，例如遗传测序，以确定任何可能的药物可治疗突变。

研究人员还在探索对血液中悬浮的循环癌细胞进行实时分析的可能性。一种潜在的应用可能是在液体活检中，从原发性肿瘤中逃脱出来的肿瘤细胞可以以微创的方式从诸如血液的体液中分离出来。

论文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0031615