Výzkumný tým vedený vyššími vědci Yoonhee Lee z divize biomedicínské technologie a Gyogwon Koo z divize inteligentního robota v DGIST (za prezidenta Kunwoo Lee) vyvinul technologii, která rozlišuje mutace genů rakoviny plic, která se rozlišuje pouze mutacemi v krvi (AFM).
Jejich studie umožňuje rychlou a přesnou analýzu jednotlivých exosomů a očekává se, že postoupí do nové kapaliny biopsie-Na základě diagnostické techniky pro rakovinu plic.
Rakovina plic s malou buňkami (NSCLC) je nejběžnějším typem rakoviny plic, což představuje více než 85% všech případů. Protože však v raných stádiích zřídka vykazuje znatelné příznaky, je často diagnostikována v pokročilém stádiu, což ztěžuje léčbu.
NSCLC má i nadále vysokou úmrtnost a vývoj nových diagnostických technologií, které umožňují včasné detekci a léčbu, zůstává v oblasti lékařské oblasti významnou výzvou. Zejména konvenční tkáňové biopsie kladou značné zatížení pacientů a mají omezení při opakovaném testování. Neinvazivní technologie tekuté biopsie využívající informace odvozené od krve jako takové nedávno přitahovala pozornost.
Výzkumný tým vedený vyššími vědci Yoonhee Lee a Gyogwon Koo v DGIST izolované exosomy z buněčných linií NSCLC s odlišným Genetické mutace (A549: mutace KRAS, PC9: Mutace EGFR, PC9/GR: mutace rezistentní na EGFR). S využitím AFM tým měřil fyzikální vlastnosti nano-měřítka jednotlivých exosomů při vysokém rozlišení, včetně tuhosti povrchu a poměrů výšky k radiusu.
Zjistili, že exosomy odvozené z buněk A549 vykazovaly výrazně vyšší tuhost, což naznačuje, že změny v lipidech buněčné membrány způsobené mutacemi KRAS se také odrážely v exosomech.
Naproti tomu exosomy odvozené z buněk PC9 a PC9/GR vykazovaly podobné vlastnosti, což naznačuje korelaci s jejich sdíleným genetickým pozadím. Tato zjištění ukazují, že fyzikální vlastnosti exosomů se liší v závislosti na genetických mutacích rakovinných buněk, ze kterých pocházejí.
Aby přesně klasifikoval tyto nanomechanické vlastnosti exosomů, výzkumný tým využil technologii AI. Údaje o výšce a tuhosti exosomů získaných prostřednictvím AFM byly vizualizovány a použity k trénování hlubokého modelu konvoluční neuronové sítě založené na učení (Densenet-121) pro klasifikaci jejich buněčných linií původu.
Exosomy odvozené z buněk A549 byly rozlišeny s pozoruhodně vysokou přesností 96%a celkový průměrný AUC dosáhl 0,92. To demonstruje potenciál platformy kapalné biopsie nové generace schopné vysoce přesné klasifikace založené pouze na fyzikálních vlastnostech exosomů, aniž by bylo nutné fluorescenční značení.
Vedoucí vědci Yoonhee Lee a Gyogwon Koo uvedli: „Tato studie představuje nový diagnostický potenciál pro rozlišení rakoviny plic se specifickými genetickými mutacemi pomocí pouze malého množství exosomových vzorků. Plánujeme aktivně využít praktickou aplikaci této technologie integrací vysokorychlostní platformy AFM v klinické validaci vzorku.“
Zdroj:
Reference časopisu:
Park, S., et al. (2025). Hluboká klasifikace extracelulárních vezikul odvozených od NSCLC odvozených od NSCLC pomocí nanomechanických podpisů AFM. Analytická chemie. doi.org/10.1021/acs.analchem.5c02009
