关于肿瘤纳米药物，南开大学以人工智能助力，硬核成果登上《自然》子刊！

纳米质料的肿瘤血管渗入性是纳米药物递送范畴的关键科学问题之一。近日，南开大学黄兴禄传授等团队的合做研究功效以“机器进修助力单血管阐发纳米质料在肿瘤的血管渗入性”（Machine Learning-assisted Single Vessel Analysis of Nanoparticle PErmeability in Tumour Vasculatures）为题，在《天然·纳米手艺》（Nature Nanotechnology）杂志以长文（article）形式在线颁发，以人工智能助力解析纳米药物递送范畴关键机造。

南开大学生命科学学院2020级博士生墨明盛和医学院庄洁副传授是该论文的配合第一做者，南开大学黄兴禄传授、中科院生物物理所阎锡蕴院士、中科院主动化所田捷传授为论文配合通信做者。该工做遭到国度天然科学基金、国度重点研发方案、天津合成生物学手艺立异才能提拔动作、南开大学百名青年学科带头人方案等资金撑持。

目前，针对肿瘤的纳米药物设想原理次要是基于1986年发现的血管高渗入和组织长滞留（enhanced permeability and retention, EPR）效应。然而，近年来跟着多个纳米药物在临床研究的失败，研究者们起头从头审视那一机造，部门学者在比来的研究中公开量疑肿瘤血管能否存在高渗入性，而招致那一问题存在争议的次要原因是缺乏有效的办法来量化肿瘤的血管渗入性。

基于卵白量纳米探针和机器进修的单血管定量阐发办法

因而，黄兴禄传授与合做者操纵基因工程化卵白纳米探针，与深度进修的图像朋分手艺连系，成立了一种高通量定量肿瘤单血管渗入性的新手艺，即Nano-ISML，通过本身成立的30多种差别肿瘤模子（>67000根血管）的数据阐发，系统提醒了肿瘤血管渗入存在极大异量性，发现差别肿瘤血管的渗入性存在超越100倍的差别，那种差别依赖肿瘤类型和血管类型。

在此手艺帮忙下，他们也提醒了血管内皮细胞渗入异量性构成的生物学机造，即高、低渗入性血管别离依赖被动、主动的渗入机造，并针对那种机造提出了针对高渗肿瘤和低渗肿瘤分类设想的新战略。

纳米质料在差别肿瘤血管的渗入情况（左）和量化散布（右）

该研究成立的Nano-ISML手艺实现了血管渗入性阐发从定性到定量的逾越，从定量总体的均匀渗入性到单血管量化阐发的逾越。那种高通量单血管定量阐发手艺可普遍适用到其它方面的相关研究中，好比血管分子机造、药物挑选、药物递送等。其提醒的差别化渗入机造和纳米药物设想战略，将为下一代个性化纳米药物的开发供给理论根据和设想原则。该研究深度交融纳米手艺、人工智能和合成生物学等范畴，也为学科穿插处理关键科学问题供给了一种新范式。

黄兴禄，南开大学传授、博士生导师。国度“四青”人才，南开大学百名青年学科带头人（A类）。课题组目前的研究标的目的包罗：操纵合成生物学、机器进修等前沿手艺，研究息争决纳米生物学范畴所涉及的若干关键科学问题；基于合成生物学理念和手艺，设想和开发纳米药物用于肿瘤、再生医学等相关疾病的治疗。

庄洁，南开大学医学院副传授。研究标的目的为：线粒体卵白转运机造及其在代谢相关疾病中的感化研究；纳米酶设想及其生物医学应用研究。

跟着科学手艺和财产革命交融的不竭加速，多学科穿插与多手艺交融成为了常态，学科穿插点往往就是新学科的生长点，有可能产生严重的科学打破。奋进新征程，南开大学将阐扬根底研究深挚、学科穿插交融的优势，持续提拔高条理立异型人才的培育程度和原创性严重科研功效的产出程度，为实现科技自立自强做出南开奉献。

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本文素材来自：南开大学新闻网、南开大学生命科学学院官网、南开大学医学院官网、小柯化学、光亮日报