由DGIST（校长金宇中）生物医学技术部高级研究员李允姬（Yoonhee Lee）和智能机器人部高级研究员具教元（Gyogwon Koo）领导的研究团队，开发出了一种新技术，仅通过测量血液中癌细胞释放的微小颗粒——外泌体的“硬度”，即可区分肺癌基因突变类型。该技术使用原子力显微镜（AFM）进行测量。
这项研究实现了对单个外泌体的快速、精确分析，并有望发展为一种新的基于液体活检的肺癌诊断技术。
非小细胞肺癌（NSCLC）是最常见的肺癌类型，占所有肺癌病例的85%以上。然而，由于该病在早期阶段很少出现明显症状，往往在晚期才被确诊，导致治疗困难。
非小细胞肺癌的死亡率仍然较高，开发能够实现早期检测和治疗的新诊断技术是医学界面临的重大挑战。特别是传统的组织活检给患者带来较大负担，且难以反复检测。因此，利用血液信息进行的无创液体活检技术近年来受到广泛关注。
DGIST的李允姬和具教元研究团队从具有不同基因突变的非小细胞肺癌细胞系中分离出外泌体（A549：KRAS突变；PC9：EGFR突变；PC9/GR：EGFR耐药突变），并使用原子力显微镜在纳米尺度上高分辨率地测量了单个外泌体的物理特性，包括表面硬度和高度与半径比值。
他们发现，源自A549细胞的外泌体表现出显著更高的硬度，这表明KRAS突变引起的细胞膜脂质变化也反映在外泌体上。
相比之下，源自PC9和PC9/GR细胞的外泌体表现出相似的特性，表明它们具有共同的遗传背景。这些发现表明，外泌体的物理特性会根据癌细胞的基因突变而有所不同。
为了精确分类这些外泌体的纳米力学特性，研究团队采用了人工智能技术。通过原子力显微镜获取的外泌体高度和硬度数据被可视化，并用于训练基于深度学习的卷积神经网络（DenseNet-121）模型，以分类其来源细胞系。
源自A549细胞的外泌体被以高达96%的准确率区分出来，整体平均AUC达到0.92。这表明，仅基于外泌体物理特性的下一代液体活检平台具有高精度分类的潜力，无需荧光标记。
李允姬和具教元表示：“本研究展示了一种新的诊断潜力，仅需少量外泌体样本即可区分具有特定基因突变的肺癌。我们计划通过整合高速原子力显微镜平台，积极推动该技术在临床样本验证中的实际应用。”
来源：
DGIST
参考文献：
Park, S. 等人（2025）。基于深度学习的AFM纳米力学特征分类NSCLC来源的细胞外囊泡。《分析化学》。doi.org/10.1021/acs.analchem.5c02009
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