AI-enabled virtual spatial proteomics from histopathology for interpretable biomarker discovery in lung cancer

蛋白质组学 生物标志物发现 生物标志物 计算生物学 蛋白质表达 组织病理学 免疫疗法 生物 生物信息学 肺癌 计算机科学 癌症 DNA微阵列 癌症生物标志物 空间分析 癌症免疫疗法 病理 系统生物学
作者
Zhe Li,Yuchen Li,Jinxi Xiang,Xiyue Wang,Sen Yang,Xiaoming Zhang,Feyisope Eweje,Yijiang M. Chen,Xiangde Luo,Yuanyuan Li,Jonathan Mulholland,Colin P. Bergstrom,Ted Kim,Francesca Olguin,Sierra Willens,Jeffrey Nirschl,Robert B. West,Joel W. Neal,Maximilian Diehn,Ruijiang Li
出处
期刊:Nature Medicine [Nature Portfolio]
卷期号:32 (1): 231-244 被引量:25
标识
DOI:10.1038/s41591-025-04060-4
摘要

Spatial proteomics enables high-resolution mapping of protein expression and can transform our understanding of biology and disease. However, major challenges remain for clinical translation, including cost, complexity and scalability. Here we present H&E to protein expression (HEX), an AI model designed to computationally generate spatial proteomics profiles from standard histopathology slides. Trained and validated on 819,000 histopathology image tiles with matched protein expression from 382 tumor samples, HEX accurately predicts the expression of 40 biomarkers encompassing immune, structural and functional programs. HEX demonstrates substantial performance gains over alternative methods for protein expression prediction from H&E images. We develop a multimodal data integration approach that combines the original H&E image and AI-derived virtual spatial proteomics to enhance outcome prediction. Applied to six independent non-small-cell lung cancer cohorts totaling 2,298 patients, HEX-enabled multimodal integration improved prognostic accuracy by 22% and immunotherapy response prediction by 24-39% compared with conventional clinicopathological and molecular biomarkers. Biological interpretation revealed spatially organized tumor-immune niches predictive of therapeutic response, including the co-localization of T helper cells and cytotoxic T cells in responders, and immunosuppressive tumor-associated macrophage and neutrophil aggregates in non-responders. HEX provides a low-cost and scalable approach to study spatial biology and enables the discovery and clinical translation of interpretable biomarkers for precision medicine.
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
情怀应助夏冰雹采纳,获得10
刚刚
刚刚
GGGrigor完成签到,获得积分10
1秒前
如常完成签到,获得积分10
2秒前
我是波及发布了新的文献求助10
2秒前
小马甲应助jason采纳,获得10
3秒前
Hello应助zjr采纳,获得10
3秒前
4秒前
Aniya完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
星星点灯发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
陈玉锋完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
欢呼宛白完成签到 ,获得积分10
9秒前
情怀应助杨杨采纳,获得30
9秒前
科研通AI6.3应助小章采纳,获得10
9秒前
无与伦比发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
桐桐应助www采纳,获得10
10秒前
Sanma发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
充电宝应助tangpc采纳,获得10
11秒前
精灵夜雨完成签到,获得积分10
11秒前
CruiSk发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
张奕泽发布了新的文献求助10
13秒前
整齐凌青完成签到,获得积分10
13秒前
张佳伟发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI6.4应助七七采纳,获得10
13秒前
英俊的铭应助橘里采纳,获得10
13秒前
优秀笑寒完成签到,获得积分10
14秒前
zhang完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
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 7149869
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8795792
关于积分的说明 18588992
捐赠科研通 6746419
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3159200
关于科研通互助平台的介绍 2291409
邀请新用户注册赠送积分活动 2133695