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:30
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
zxy发布了新的文献求助10
刚刚
DengJJJ完成签到,获得积分10
2秒前
慕青应助wwww威采纳,获得10
2秒前
欣喜的向日葵完成签到,获得积分10
4秒前
易水寒完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
Lucas应助muyassar采纳,获得10
8秒前
苹果冰蓝完成签到,获得积分10
12秒前
GGGrigor完成签到,获得积分10
13秒前
聪明伊完成签到,获得积分10
13秒前
森森发布了新的文献求助10
13秒前
自信雅琴完成签到,获得积分20
15秒前
16秒前
tom完成签到,获得积分10
18秒前
NexusExplorer应助浏阳河采纳,获得10
18秒前
19秒前
20秒前
20秒前
21秒前
muyassar发布了新的文献求助10
22秒前
生物科研小白完成签到 ,获得积分10
22秒前
爆米花应助8y24dp采纳,获得10
22秒前
wwww威发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
fulu发布了新的文献求助10
25秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
26秒前
橙子应助白野凛采纳,获得50
26秒前
Murphy发布了新的文献求助10
26秒前
vv发布了新的文献求助10
27秒前
29秒前
Rain发布了新的文献求助10
29秒前
森森完成签到,获得积分10
30秒前
31秒前
哈哈完成签到,获得积分10
31秒前
vv完成签到,获得积分10
32秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
高分求助中
Comprehensive Toxicology Fourth Edition 24000
(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
LRZ Gitlab附件(3D Matching of TerraSAR-X Derived Ground Control Points to Mobile Mapping Data 附件) 2000
World Nuclear Fuel Report: Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2025-2040 800
Handbook of Social and Emotional Learning 800
The Social Work Ethics Casebook(2nd,Frederic G. R) 600
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5130554
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4332648
关于积分的说明 13498156
捐赠科研通 4169169
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2285499
邀请新用户注册赠送积分活动 1286489
关于科研通互助平台的介绍 1227430