人工智能图像分析在单分子诊断上的应用

1 . 单分⼦诊断遇⻅AI 图维⽣物 程永升 CEO, Co-Founder CONFIDENTIAL 

2 .概要 Ø 背景介绍 Ø 图维⽣物介绍 Ø 图维⽣物所采⽤的AI技术及应⽤ CONFIDENTIAL 2 

3 .AI + Biotech 

4 .CONFIDENTIAL 4 

5 .CONFIDENTIAL 5 

6 .公司简介 图维⽣物（德国）致⼒于打造⼤众化的基因检测技术平台 产品和服务 • HuluFISH：全球第⼀个多重单分⼦FISH，可检测任何 物种的任何基因，全新探针设计，⽣产成本是当前 ⾏业主流产品的⼆⼗分之⼀ DKFZ AI Biotech • HuluREAD：最新⼈⼯智能技术驱动的图像分析、数 据统计和量化报告服务 • HuluLAB：单分⼦基因检测技术咨询和外包服务 6 

7 .国际化，跨学科团队 程永升博⼠, CEO, Co-Founder Dirk Jäger教授, 顾问 HuluFISH发明者, 15年以上⽣物科技科研和⼯业经 德国国家癌症中⼼主任，海德堡⼤学医学院医学肿瘤 验，GE Healthcare/Bio-Rad 3年销售和市场经验。主 学实验室主任，著名细胞治疗CAR-T领域专家 导图维⽣物融资，产品开发，商务拓展 ，⽣产 Odomar Vancraeyenest, CFO 楼兴华博⼠, CIO, President, Co-founder 30年⾦融⾏业经验，熟悉资产和债务管理，财务⻛险控 HuluREAD发明者，10年以上⼈⼯智能研发经验， Microsoft和Sloan Kettering癌症研究所⼯作，负责 制，财务计划和预测 HuluREAD开发和公司数字化 塔海森博⼠, VP, HuluSCOPE开发 ⺩⽴代教授, 顾问 10年以上单分⼦显微镜研究经验，师从诺奖获得 ⾹港城市⼤学，著名光声成像专家，单细胞FOG发明 者Stefan Hell, 负责HuluSCOPE开发 者 关键招聘： 150 商务拓展经理 医学Director 员⼯数 100 软件和硬件⼯程师 50 0 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 CONFIDENTIAL 7 

8 .图维创业历程 

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10 .当前病毒微⽣物检测的问题 即时检测（POCT）是未来 快速诊断可以帮助医⽣快速制定 PCR时间⻓：2-4⼩时 冗⻓的培养： 复杂易出错的核酸提取 临床治疗⽅案，拯救⽆数⽣命： 12⼩时-6星期 - 提供正确的治疗⽅案 - 保护易感⼈群，精准隔离 中⼼化检测，核酸样 抗体检测靶标数量，灵 设备不便携，⽆法床 本降解，丢失，误标 敏度不够 边或者偏远地区使⽤ CONFIDENTIAL 10 

11 .病毒微⽣物检测的POCT 整合HuluFISH和HuluREAD的微流控全⾃动荧光显微镜 特征 优势 HuluFISH HuluREAD 单分⼦灵敏度 ⽆需核酸抽提或者PCR扩增，直接单分⼦计数 数据分析联⺴ 安全⽅便脱敏的数据共享，⽅便⽤户建设实时 传染病监控⺴络 超多重 单次检测最多检测120种病毒微⽣物，⼏乎覆盖 所有危害⼈类健康的病毒、细菌、寄⽣⾍ 样本到结果15分 针对流⾏病可快速响应，第⼀时间可制定治疗 钟完成 和隔离⽅案 低成本（8元/次/ 便宜到所有⼈都可以承受。即使⼤流⾏再次来 微⽣物） 临，可以将地球上78亿⼈都连续检测。 HuluSCOPE CONFIDENTIAL 11 

12 .HuluFISH专利技术 业界唯⼀多重荧光标记编码技术 可编码核酸探针或抗体 HuluFISH 竞品B CONFIDENTIAL 12 

13 .单分子SARS-CoV-2检测 CONFIDENTIAL 13 

14 .乳腺癌HER2 RNA FISH CONFIDENTIAL 14 

15 .HuluREAD,业界唯⼀AI图像分析云平台 ⾃动识别HuluFISH信号和解码，细胞分割，亚细胞结构识别… CONFIDENTIAL 15 

16 .HULUREAD ⼈⼯智能赋能的数据分析服务，专⻔针对HuluFISH⽤户 特征 • 核心算法基于最新的深度学习、机器学习、图像处 理和统计分析方法 • 基于云端，全自动分析，用户通过浏览器和email便 可以访问服务 • 全自动从原始数据产生专业的数据报告，包括丰富 的统计、图像和可视化展示 性能 • HuluREAD比人工分析快3000倍 • 检测FISH数据点超过99.9% 的准确度 • 高度可重复的实验分析结果 • 创建全新以生物学家为中心的用户体验 16 

17 .HuluREAD—智能HuluFISH数据分析服务 云端部署，对客户透明，自动化，无安装 应用HuluFISH完成 上载实验数据 成像实验 到云端服务器 HuluREAD平台 数据 质量 通道 检测和 量化 报告 下载 监控 分类 分割 分析 上载 准备汇报、论文或者 下载分析报告 其他后续工作 CONFIDENTIAL 

18 .显微镜图像分析的难点 挑战一 生物样本的多样性：生物样本本质上呈现多种形态，同样样本 在不同发展阶段也会呈现不同的形态，许多形态具有非规则形状。 挑战二 成像条件难以控制：不同的显微镜，不同的实验条件，不同的 试剂，甚至不同的操作流程都会导致明显差异的成像结果。 挑战三 成像的质量相对低：噪声、模糊、破损、弱信噪比等因素导致 单体识别挑战较高，导致许多显微镜数据中对人工判断都是不小的挑战。 挑战四 识别对象复杂并且数量庞大：一个实验产生的数据中会需要识 别多种个体，比如FISH表达的亮点、细胞核、细胞等等。 挑战五 数据量庞大：随着三位显微镜的普遍使用和显微镜精度的不断 提高，成像的数据越来越庞大，一个数据文件甚至可以到几十个GB。 

19 .HULUFISH IN PRACTICE See it to believe it CONFIDENTIAL 19 

20 .人工智能是核心 人工智能功能层 => DAPI => FISH sigma=3 delta=0.5 质量控制 数据分类 数据驱动的自 FISH点检测 细胞核、细胞 异常检测 动模型适配 和分割 检测和分割 （二维、三维） （二维、三 人工智能算法层 维） • 卷积神经网络 • 异常检测 • 多尺寸图像分析 • U-Net分割网络 • 无监督数据分类 • 高速特征提取 • 迁移学习 • 高斯混合模型 • 几何特征分析 • 比较度量学习 • 图像形态学分析 深度学习 机器学习 图像分析 20 

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28 .图维生物的AI之路 ⾛向闭环⽣态系统，Hardware + AI + Biology 科研 工业 临床 探针 成像 分析 CONFIDENTIAL 28