隨著90％的癌癥患者死于轉(zhuǎn)移，成功控制和消除該疾病的關(guān)鍵在于我們跟蹤和靶向所有已擴(kuò)散的癌細(xì)胞和轉(zhuǎn)移的能力。在Ali Ertürk教授的帶領(lǐng)下，中國(guó)青年科學(xué)家潘晨琛博士在一個(gè)叫vDISCO的成像技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了DeepMACT，這是一種基于深度學(xué)習(xí)的技術(shù)，能夠以無偏見且省時(shí)的方式檢測(cè)最小的轉(zhuǎn)移灶，并通過治療性抗體靶向整個(gè)小鼠全身。封面圖片顯示了小鼠肺部的幾種宏觀轉(zhuǎn)移，其中一些被治療性抗體靶向（黃色），而另一些未被（紅色）靶向。
2019年12月12日，德國(guó)紐倫堡的組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究所，通訊作者是Ali Ertürk教授，中國(guó)青年科學(xué)家潘晨琛博士，Oliver
Schoppe，Arnaldo Parra-Damas博士為共同第一作者在Cell雜志上發(fā)表封面文章 Deep Learning Reveals Cancer
Metastasis andTherapeutic Antibody Targeting in the Entire Body，開發(fā)了一種基于組織透明成像 (tissue clearing) 和深度學(xué)習(xí) (deep learning) 的新型算法，稱為DeepMACT，用以在細(xì)胞水平自動(dòng)檢測(cè)和分析整個(gè)小鼠模型中的癌轉(zhuǎn)移。
那vDISCO和DeepMACT到底是什么呢？簡(jiǎn)單看看二者的介紹。
vDISCO：nanobody(VHH)-boosted 3D imaging of
solvent cleared organs，一種壓力驅(qū)動(dòng)的基于納米抗體的全身免疫標(biāo)記技術(shù)，可將熒光蛋白的信號(hào)增強(qiáng)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這使得科學(xué)家能夠通過完整透明小鼠的骨骼，皮膚和高度自發(fā)熒光的組織對(duì)亞細(xì)胞細(xì)節(jié)進(jìn)行成像和量化。
DeepMACT：deep learning-enabled metastasis
analysisin cleared tissue，使用DeepMACT，文章檢測(cè)了小鼠體內(nèi)的癌癥轉(zhuǎn)移灶，甚至檢測(cè)到單個(gè)已擴(kuò)散的腫瘤細(xì)胞，包括許多以前被人類忽略的轉(zhuǎn)移灶。目前，DeepMACT是對(duì)外開放的，所有的科學(xué)家都可以使用。DeepMACT作為一種可擴(kuò)展，易于獲得，快速且具有成本效益的方法，可以進(jìn)行有關(guān)癌癥轉(zhuǎn)移和治療策略的廣泛研究。
接下來我們看看vDISCO和DeepMACT又是如何獲得如此震撼的結(jié)果呢？
DeepMACT步驟1：使用vDISCO對(duì)透明小鼠進(jìn)行癌癥轉(zhuǎn)移的光學(xué)成像
vDISCO處理步驟
1、 灌注和樣品制備
?用咪達(dá)**，美托咪定和芬太尼（MMF）（1毫升/100克體重小鼠）聯(lián)合麻醉動(dòng)物；
?在室溫下用肝素化的0.1M PBS對(duì)動(dòng)物進(jìn)行心臟內(nèi)灌注5-10分鐘，并用含有4％多聚甲醛的0.1M
PBS（pH 7.4）溶液處理10-20分鐘；
■用于收集解剖的器官（例如大腦）：
□4℃，在4％PFA中解剖器官，固定后過夜；
□在室溫下用0.1M PBS洗滌10分鐘，重復(fù)三次；
□在含有0.05％疊氮化鈉的PBS中保存3周；
■收集全身：
□去除眼睛（可選），上頜骨和頜骨以及可選的皮膚，并打開動(dòng)物的上顎（不損傷下方的組織）；
□對(duì)于皮膚完整的動(dòng)物，使用剃須刀刮除皮毛；
□用注射器通過小切口用0.1M PBS從腸內(nèi)輕微洗凈糞便；
□在4％PFA中于4℃下固定1天；
□在室溫下用0.1M PBS洗滌10分鐘，重復(fù)三次；
□在含有0.05％疊氮化鈉的PBS中保存6個(gè)月
2、 透明化處理
■用于單個(gè)器官的vDISCO完整免疫標(biāo)記
□所有步驟均在搖桿或振蕩器上輕輕搖動(dòng)完成
□將固定后的大腦或器官在4.5mL含1.5％山羊血清、0.5％Triton X-100、0.5mM甲基-β-環(huán)糊精、0.2％反式-1-乙酰-4-羥基-L-脯氨酸和0.05％疊氮化鈉溶液中于37℃溫育2天;
□在37℃下于4.5毫升氯化鈉和合適濃度的納米促進(jìn)劑中孵育大腦或器官12-14天；
□在室溫下用洗滌液（1.5 M山羊血清，0.5％Triton
X-100、0.05％疊氮化鈉的0.1 M PBS溶液）洗滌2小時(shí)，重復(fù)3次，并過夜；
□在室溫下用PBS洗滌2小時(shí)，重復(fù)四次
如上內(nèi)容如有翻譯不準(zhǔn)確的地方，請(qǐng)以原始英文protocol為準(zhǔn)，原始英文protocol同時(shí)介紹了全身性透明化處理步驟，在這里不做介紹。重要說明：來自不同公司的不同批次的納米促進(jìn)劑在vDISCO解決方案中可能具有不同的性能，滲透性和穩(wěn)定性。
DeepMACT步驟2：深度學(xué)習(xí)癌癥轉(zhuǎn)移的檢測(cè)和定量
為了方便DeepMACT用戶，文章作者提供了在PyTorch中實(shí)現(xiàn)的DeepMACT完整功能演示版本，這使DeepMACT用戶可以立即識(shí)別并分割轉(zhuǎn)移灶，以了解其工作情況。該版本可以直接下載。同時(shí)，可在CodeOcean.com上獲得DeepMACT的功能齊全的在線演示demo版本。在線運(yùn)行DeepMACT，除Web瀏覽器外無需其他軟件，這使用戶打算自己下載和設(shè)置DeepMACT以使用前可以輕松了解DeepMACT。此demo版本不限于文章作者團(tuán)隊(duì)提供的數(shù)據(jù)集。由于算法已經(jīng)經(jīng)過訓(xùn)練，用戶可以直接使用DeepMACT對(duì)自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，只需將文章作者團(tuán)隊(duì)提供的數(shù)據(jù)集替換為用戶自定義數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)提供給DeepMACT。
DeepMACT是一種基于深度學(xué)習(xí)的算法，可以對(duì)轉(zhuǎn)移進(jìn)行全面分析；
DeepMACT可以在全身3D掃描中識(shí)別微轉(zhuǎn)移和單個(gè)癌細(xì)胞；
DeepMACT可以揭示了全身靶向抗體藥物的功效；
DeepMACT提示腫瘤微環(huán)境影響藥物靶向療效；
在文章最后部分，作者使用vDISCO和DeepMACT檢驗(yàn)了6A10抗體藥物的治療效果，竟然發(fā)現(xiàn)有23%的轉(zhuǎn)移位點(diǎn)被6A10抗體藥物遺漏。DeepMACT技術(shù)平臺(tái)或許可以改善藥物研發(fā)過程，幫助科學(xué)家找到更強(qiáng)大的抗癌藥。