实验室林志伟教授团队：AI结合纳米发光技术，几滴血就能查癌症

“抽血验癌”（液体活检）为癌症检测提供了便捷路径，但传统方案受限于高成本（5,000–10,000元/次）、高采血量（10–20 mL）以及严重依赖大型实验室等核心痛点，难以真正走向大众普及。如何以低成本的方式，快速精准检测癌症风险仍是领域内的重要挑战。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室林志伟教授团队联合中山大学肿瘤防治中心，在国际顶尖学术期刊《Science Advances》发表突破性研究，创新性地开发出一种“感知式”液体活检技术。该技术利用DNA修饰的碳纳米管结合机器学习构建了一种人工感知系统（APS），实现了快速、准确、低成本的癌症检测，为癌症的常态化早期预警开辟了全新的路径。

APS巧妙借鉴了人类的感觉机制：就如同嗅觉，在我们分辨醋、酒还是香水时，鼻腔并不是靠某一种特定“酒精分子受体”，而是由多个嗅觉受体分别捕捉混合气味中的不同分子，经大脑整合后形成独一无二的气味指纹，再与记忆中的指纹比对，完成识别。研究团队借鉴这一原理，利用精确结构的DNA-CNTs组成“人工受体阵列”。血液接触时会触发多通道的光信号变化，形成专属的“血液光指纹”，并由机器学习模型识别。

研究共纳入253份血清样本，在覆盖肝癌、肺癌、卵巢癌及非癌症人群的多类别识别中，总体准确率为88.9%；早期肺癌识别敏感性为92%，特异性为95%。检测仅需0.5 mL血清，研究阶段的成本估算，每次检测费用不到100元。

该研究为低成本、大众化的癌症早筛打开了一扇极具潜力的大门。目前在概念验证阶段取得了很好的效果，后续需要更大规模临床数据来夯实可靠性。

图1. 人工感知系统的设计与检测原理

相关成果以“IntegratingStructurally Defined DNA-Carbon Nanotube Sensors with Machine Learning forCancer Detection”为题发表于Science Advances。华南理工大学博士生陈飘逸为第一作者。该工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究项目、广州市科技菁英“领航”项目、广州市GJYC项目、中央高校基本科研业务费、华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室基金、小米基金会等多个项目和基金的支持。