用微小机械信号观察类器官状态
中国科学技术大学（University of Science and Technology of China）等机构在 Advanced Science 报道胃类器官纳米振动检测。团队通过原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）记录活组织表面的微小运动，研究它与生长、细胞骨架及药物处理的联系。
研究先在小鼠胃类器官中比较生长、细胞骨架和测量条件，再在人源正常胃黏膜及胃癌类器官中开展紫杉醇试验。
测量时把类器官从基底膜中取出，固定于纤连蛋白支持的培养底面，用无尖端探针接触表面后记录垂直偏转。水凝胶和液体参照的信号较弱，活类器官约 1.5 nm 的振动幅度用于后续比较。
大小、探针接触力和细胞状态都会影响信号
团队比较约 50、150 和 250 μm 的类器官，以及 0.5、2 和 5 nN 的探针接触力。较大类器官及较高接触力通常产生较高幅度，因此不同条件的药物结果需要按相应测量设置比较。
骨架干预、线粒体功能抑制、营养减少及细胞连接改变，均可降低振动幅度。部分处理还改变频谱峰的位置或强度，显示不同细胞状态伴随不同的振动信号。
频谱比较使用非生物水凝胶作参照。其中约 1 kHz 的峰也出现在参照中，约 2 kHz 和 2.5 kHz 的峰则在活类器官中更明显；作者继续研究后两者的具体生物来源。
骨架处理中，微丝和微管干预引起的频谱变化有所不同。微丝相关处理改变较高频峰，微管干预还降低另一峰的强度；研究据此继续分析结构和代谢对信号的共同贡献。
低浓度紫杉醇先改变振动，再出现较明显损伤
人源试验采用紫杉醇处理胃癌类器官。500 pM、24 小时条件下，结构仍较完整，cleaved caspase-3 凋亡染色没有明显增加；5 或 20 nM 则出现更明显的松散和解体。
在形态变化较小的 500 pM 条件下，纳米振动幅度已经下降。研究在另外 7 位患者的模型中复查，均观察到下降，但程度约为 30%–70%；其中 1 例的浓度梯度试验也呈现相应的幅度变化。
延长培养后，各加药组出现进一步的存活损伤。论文将机械信号、后续形态和细胞死亡资料并列，以研究早期信号与较晚结果的关系。
研究还比较 5 个紫杉醇浓度下的振动与 Ki67 染色。按图注的计算，每组平均振动值分别与该组各类器官的 Ki67/DAPI 比值配对，合计形成 50 个数据点，报告相关系数约为 0.826。
正常胃模型通常保留较清楚的腔体，胃癌模型的结构更不规则。胃癌模型的振动幅度较高，同时观察到骨架染色较强和葡萄糖摄取增加。
信号分类加入振幅以外的特征
仅比较振幅时，小类器官和骨架处理后的中等类器官较难区分。团队进一步选择振动分布、频谱强度和偏度等 5 个特征作为一维卷积神经网络的输入，4 组信号的分类准确率从 87.5% 提高到 95.5%。
在人源数据中，同类特征用于区分正常胃模型、胃癌模型和紫杉醇处理后的胃癌模型，报告分类准确率为 97%。这项统计对应本研究所设信号类别，患者治疗随访另需开展研究。
深度学习分析可使用短至约 0.1 秒的信号片段；实际 AFM 方法记录至少 10 秒，药物预处理为 24 小时。信号窗口、仪器测量和药物暴露分别构成流程的不同时间部分。
团队比较了 3 种特征方案：仅用振幅、加入 9 个人工筛选的振动特征，以及保留 5 个区分能力较强的特征。去除冗余特征后，小类器官与骨架处理组的分类表现得到改善。
力学模拟解释振动变化，后续需提高测量通量
团队用质量—弹簧—阻尼框架描述探针、细胞连接及类器官运动，分别调整骨架、细胞数量和存活相关参数。模拟用于解释振幅和频谱变化，部分预测趋势与药物试验方向相近。
作者指出，当前 AFM 为逐点测量，扩大药物筛查还需要提高通量。不同仪器、实验批次与实验室之间的可迁移性也需专门检验，并在更大的患者模型集合中评价分类表现。
作者提出，后续可比较更多作用机制不同的药物及其组合，研究早期振动信号与后续药物效应的关系，并通过自动定位和并行测量提高通量。
力学模拟把探针接触、细胞连接、类器官内腔和底面黏附分别表示为机械元件。药物影响通过修改相应参数进入模型，模拟结果用于解释观察趋势，下一步还要检验这些参数与具体生物过程的联系。