癌症诊断传统上需要侵入性或劳动密集型程序，例如组织活检。现在，研究表明了一种利用脉冲红外光识别血浆中分子特征的方法，这可能表明某些常见癌症的存在。在这项概念验证研究中，分析了来自2000多人的血浆，以将分子模式与肺癌联系起来，推测出一种潜在的“癌症指纹”。
血浆是血液的液体部分，去除了任何细胞。它携带多种分子，例如蛋白质、代谢产物、脂质和盐，遍布全身。一些由血浆携带的分子表示可能的健康状况。例如，异常高水平的前列腺特异性抗原用于筛查前列腺癌。理论上，测量广泛分子的医学测试可以识别特定于不同癌症的模式，从而实现更快的诊断和降低成本。为了寻找癌症的标志性化学模式，Mihaela Žigman及其同事测试了一种称为电场分子指纹识别的技术，该技术利用脉冲红外光分析血浆中的复杂分子混合物。
首先，研究人员使用电场分子指纹识别技术，通过血浆发送超短脉冲的红外光。他们分析了2533名参与者的样本，包括肺癌、前列腺癌、乳腺癌或膀胱癌患者和没有癌症的人。对于每个样本，他们记录了血浆中分子混合物发出的光模式——称为“红外分子指纹”。
通过使用来自有癌症和无癌症个体的复杂模式，研究人员训练了一种机器学习模型，以识别与这四种癌症相关的分子特征。该计算机模型在一个独立的参与者样本子集中进行了测试，以查看模型在未知测试数据上的表现。该分析技术在检测特定于肺癌的红外特征并将其与来自无癌症个体的对照样本区分开来时显示出令人信服的准确率（高达81%）。然而，该计算机模型在检测其他三种癌症的成功率较低。未来，研究人员旨在扩展和测试该方法，以识别其他癌症类型和其他健康状况。
“基于激光的红外分子指纹识别能够检测癌症，展示了其在临床诊断中的潜力，”Žigman说。“随着进一步的技术发展和在充分权力的临床研究中的独立验证，它可能会建立可泛化的应用并转化为临床实践——推进我们今天对癌症的诊断和筛查方式。”
*作者感谢慕尼黑大学高级激光应用中心（CALA）和研究支持项目的支持。*
