AI驅動時代，人類健康將“見微知著”
作者：Eve Cole
更新時間：2024-11-22 12:54:02
人工智慧（AI）時代，生物大數據在算力、演算法的加持下，正將人類健康領域推向一個見微知著、一葉知秋的新境界。今天（9月9日）舉行的2024浦江創新論壇「上海國際計算生物學創新論壇」上，圍繞著「計算生物學賦能生物醫藥創新」主題，與會嘉賓分享了「AI+」在生物大數據、製藥、複雜疾病中的「催化劑作用」。藥物設計時間減少70%，成功率提升10倍有數據顯示，2018年AI對產業的滲透率不到5%，而到2026年將達到20%。尤其在數據密集的生物醫學產業，「擁抱AI」無疑是從實驗室、臨床，到生產一線都在積極實踐的火熱探索。華為雲端醫療首席科學家喬楠在演講中提到，華為自2021年發布盤古大模型，面向行業客戶提供服務，「基於合作夥伴的數據，我們與客戶共同打造基礎大模型，完成更多行業場景應用」。喬楠認為，中國原廠藥力量相對薄弱，AI的介入是系統提升我國製藥業水準、實現「彎道超車」的一個好機會。已有實務證明，AI製藥可降低70%藥物設計時間，成功率可提升10倍。在生命健康領域，人工智慧為基因組、製藥、醫療帶來了顛覆性創新。中國醫學科學院基於基因AI平台的病原鑑定監控系統對病原體的鑑定速度提升了5倍，節省80%的人力成本；在長海醫院，利用生成式AI技術，醫生對病人問診完畢的同時，病歷也秒速生成；基於盤古藥物大模型，西安交大第一附屬醫院在極少人力和資金投入的情況下，僅用數週就發現一款超級抗生素。喬楠表示，大模型未來也將與生物資訊學、類器官技術結合，產生更大規模的高通量數據。例如，深圳灣實驗室就在打造「BT+大模型」高通量篩選平台，藥物篩選成本可下降60%，且預測精準度更高。手機監測行為異常，AI破局帕金森氏症診斷隨著深度老化時代的來臨，阿茲海默症、帕金森氏症等神經退化性疾病給社會和家庭帶來了沉重負擔，早期識別、診斷和精準幹預，是目前應對這些疾病的最佳策略。然而這對專科醫生來說，難度很高。復旦大學附屬華山醫院神經內科主任王堅介紹，帕金森氏症細分有十多種，其介入療法有所不同，精準辨識難度非常大。不過，AI將使這種疾病的診斷分析進入一個全新時代。首先，AI技術協助醫師判讀分子影像，可顯著提升帕金森氏症的診斷準確率。帕金森氏症患者的多巴胺轉運體和葡萄糖代謝網絡的分子顯像呈現特徵性變化，相關致病責任蛋白在腦區異常聚集的部位也不盡相同。王堅說，與AI專家合作，可訓練出大模型精準辨識特徵性變化，提升診斷準確度。 AI還可透過影片的電腦視覺分析，對帕金森氏症患者進行運動監測。例如，凍結步態是帕金森氏症的另一個特徵，基於視訊捕捉技術的肢體運動障礙AI分析研究，可對病人的行為模式進行精準判斷及定量分析，由此更好預測其病情轉歸的規律。 「AI也讓24小時居家連續監測成為可能，甚至有研究對帕金森病人的呼吸訊號進行監測，並從中提取出可以反映疾病嚴重度的相關特徵。」王堅說，目前不僅在AI研究領域，在產業層面也有專業公司應用AI技術對帕金森氏症的行為學改變進行分析，相關產品已獲批醫療器材許可，預計盡快在醫院和居家場景中應用。王堅透露，華山醫院神經內科帕金森氏症研究團隊已上線一款名為「帕為」的App軟體，註冊用戶已逾2萬人，「這是國際運動障礙學會網站上唯一推薦的中文App 」。利用這款軟體，可對帕金森氏症患者上傳的運動功能影片、語音障礙音訊進行AI分析，整合成為帕金森氏症慢病管理平台的關鍵部分，從而實現更多資料挖掘，用於真實世界研究。多維資料探索，求解人體「最複雜疾病」 「目前還沒保護心臟的有效藥物上市，可能因為心臟真的太複雜了。」匈牙利塞梅維什大學副校長彼得費迪南迪所在的研究團隊在這一領域研究了30多年，但收穫有限。在引入AI技術後，他們找到了一系列內源性的小RNA分子，對心臟可以起到保護作用。
匈牙利塞梅維什大學副校長彼得費迪南迪為何之前沒有發現？費迪南迪解釋，這是因為這些小RNA對心臟的保護，是在一個分子網絡中進行的，其作用靶點相當複雜，「如果沒有AI工具的協助，很難從多組學數據中發現」。現在，費迪南迪團隊已在小鼠、大鼠模型中驗證了這種小RNA對心臟的保護作用。未來兩年，他們將投資數百萬歐元，將研究朝藥物研發方向推進。目前，他們已擁有專用AI驅動的藥物研發工具，可以更有效率地尋找標靶、設計mRNA序列，用於心血管、腫瘤等相關適應症的寡核苷酸藥物研發。有著「三磅宇宙」之稱的人類大腦，是世界上最複雜的器官，腦疾病幾乎全是未解之謎。為此，腦疾病研究已被多國列入腦科學計劃，迄今已產生大量數據。 2018年，張江國際腦庫建立，這是首個中國人多維度腦科學資料平台。復旦大學類腦智能科學與技術研究院副院長趙興明介紹，目前張江腦庫已擁有國際共享數據52萬餘例、國內重大腦疾病數據1.5萬例，已鑑定出71個腦細胞亞型，涵蓋15個發育階段和63個腦區。 「透過AI資料挖掘，我們發現不少腦疾病藥物標靶富集在小腸，這將為未來新藥開發、建構共病網絡提供證據。」趙興明透露，他們也發現神經疾病與內分泌疾病、精神疾病與腸胃疾病之間均有很強的並發現象。
