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
FIND发布了新的文献求助10
1秒前
无极微光应助yijiubingshi采纳,获得20
1秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
cocaco应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
3秒前
verdure完成签到,获得积分10
3秒前
毛豆应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
77完成签到,获得积分20
4秒前
微小桑应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
叶叶完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
东方元语应助科研通管家采纳,获得20
6秒前
aaaaaaaaaaaa应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
努力科研完成签到,获得积分10
7秒前
judy123完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
东北彪问完成签到,获得积分10
7秒前
四月应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
风中初兰发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
zhangchenyuan完成签到,获得积分10
9秒前
未知发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
fufu完成签到,获得积分10
10秒前
Sylvia41完成签到 ,获得积分10
10秒前
十二应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
丘比特应助默默翠曼采纳,获得10
11秒前
12秒前
12秒前
wuqs发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
i羽翼深蓝i完成签到,获得积分10
13秒前
颜开发布了新的文献求助10
13秒前
毛豆应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
yxl发布了新的文献求助10
14秒前
15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
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
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
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 7272081
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8892889
关于积分的说明 18799366
捐赠科研通 6946619
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204588
关于科研通互助平台的介绍 2376837
邀请新用户注册赠送积分活动 2180131