综述:人工智能驱动的多组学与影像组学整合:精准癌症诊断与预后的新希望

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 4.2

编辑推荐:

  这篇综述系统探讨了人工智能(AI)整合多组学(multi-omics)和影像组学(radiomics)在癌症精准诊疗中的前沿进展,涵盖基因组学(genomics)、液体活检(liquid biopsy)、空间转录组学(spatial transcriptomics)等技术,揭示了AI模型在生物标志物发现和临床决策支持中的潜力,同时分析了数据标准化、计算成本等挑战。

  

分子表征与液体活检在癌症生物标志物发现中的角色
癌症的异质性源于复杂的遗传、表观遗传和代谢相互作用。多组学整合(如ChIP-seq与RNA-Seq联用)揭示了肿瘤生物学机制,而液体活检技术通过循环肿瘤DNA(ctDNA)实现了微创监测和早期诊断。例如,基于血液的ctDNA分析可追踪肿瘤突变负荷(TMB),指导个性化治疗策略。

影像组学与成像生物标志物的价值
计算机断层扫描(CT)衍生的影像组学特征能预测非小细胞肺癌(NSCLC)复发风险,而结合中性粒细胞-淋巴细胞比率(NLR)的机器学习模型优化了免疫治疗患者筛选。影像组学的优势在于其非侵入性和动态监测能力,但需解决特征可重复性和跨中心标准化问题。

单细胞多组学:解析癌症生物学的高分辨率工具
单细胞技术突破了传统批量分析的局限,揭示了肿瘤微环境(TME)中细胞亚群的异质性。例如,单细胞RNA测序(scRNA-seq)联合蛋白质组学可识别耐药相关的稀有细胞亚群,为靶向治疗提供新思路。

空间转录组学:肿瘤空间架构的解码器
该技术保留了组织原位基因表达的空间信息,阐明了肿瘤-间质互作的空间模式。例如,在乳腺癌中,空间转录组揭示了侵袭前沿的代谢重编程特征,提示了转移的潜在驱动因素。

病理组学与血液组学:新兴的组学前沿
病理组学通过数字化病理图像量化形态特征,辅助鉴别诊断;血液组学则整合血细胞分子谱,在白血病分型中展现出高灵敏度。两者均依赖AI驱动的模式识别算法。

AI驱动的多组学整合:挑战与机遇
尽管深度学习模型(如卷积神经网络CNN)能融合多模态数据预测治疗响应,但数据异质性、算法可解释性及伦理问题仍是瓶颈。未来需开发轻量化模型和联邦学习框架以促进临床转化。

未来方向
提高单细胞测序通量、开发低成本便携式检测设备、建立跨学科协作平台将是推动精准肿瘤学的关键。非侵入性诊断技术的迭代,如基于外泌体的液体活检与超分辨率影像结合,可能重塑癌症诊疗范式。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号