From Genotype to Phenotype: Raman Spectroscopy and Machine Learning for Label-Free Single-Cell Analysis

拉曼光谱 表型 光谱学 基因型 细胞 材料科学 纳米技术 计算生物学 遗传学 生物 基因 物理 光学 量子力学
作者
Yirui Zhang,Kai Chang,Babatunde Ogunlade,Liam Herndon,Loza F. Tadesse,Amanda Kirane,Jennifer A. Dionne
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (28): 18101-18117 被引量:74
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c04282
摘要

Raman spectroscopy has made significant progress in biosensing and clinical research. Here, we describe how surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) assisted with machine learning (ML) can expand its capabilities to enable interpretable insights into the transcriptome, proteome, and metabolome at the single-cell level. We first review how advances in nanophotonics-including plasmonics, metamaterials, and metasurfaces-enhance Raman scattering for rapid, strong label-free spectroscopy. We then discuss ML approaches for precise and interpretable spectral analysis, including neural networks, perturbation and gradient algorithms, and transfer learning. We provide illustrative examples of single-cell Raman phenotyping using nanophotonics and ML, including bacterial antibiotic susceptibility predictions, stem cell expression profiles, cancer diagnostics, and immunotherapy efficacy and toxicity predictions. Lastly, we discuss exciting prospects for the future of single-cell Raman spectroscopy, including Raman instrumentation, self-driving laboratories, Raman data banks, and machine learning for uncovering biological insights.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
Mayday完成签到,获得积分10
1秒前
ZDJ发布了新的文献求助10
1秒前
丁丁当当应助尊敬的心锁采纳,获得40
1秒前
1秒前
乐观海豚发布了新的文献求助10
1秒前
飘逸薯片完成签到,获得积分10
2秒前
852应助小美爱科研采纳,获得10
2秒前
3秒前
昂都发布了新的文献求助10
3秒前
荔枝发布了新的文献求助10
3秒前
蓝天发布了新的文献求助10
3秒前
shanjiefei发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
羽hhh发布了新的文献求助10
3秒前
LY_SU完成签到,获得积分10
4秒前
karry发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
emmaguo713发布了新的文献求助10
5秒前
开心砖头发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.3应助尺八采纳,获得10
6秒前
6秒前
MC发布了新的文献求助10
6秒前
Biyanchao完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
大橙子完成签到,获得积分10
7秒前
NATURECATCHER发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
xiaolizi发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
XQY发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
tata0215完成签到 ,获得积分10
9秒前
13145完成签到,获得积分20
9秒前
Owen应助ZDJ采纳,获得10
10秒前
拟晓汁发布了新的文献求助20
10秒前
sadascaqwqw完成签到 ,获得积分10
10秒前
奋斗的海豚完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7277859
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8898747
关于积分的说明 18819102
捐赠科研通 6950209
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3206661
关于科研通互助平台的介绍 2377448
邀请新用户注册赠送积分活动 2181501