人工智能（AI）時代，生物大數(shù)據(jù)在算力、算法的加持下，正將人類健康領(lǐng)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(chuàng)新論壇"上海國際計(jì)算生物學(xué)創(chuàng)新論壇"上，圍繞"計(jì)算生物學(xué)賦能生物醫(yī)藥創(chuàng)新"主題，與會嘉賓們分享了"AI+"在生物大數(shù)據(jù)、制藥、復(fù)雜疾病中的"催化劑作用"。

藥物設(shè)計(jì)時間減少70%，成功率提升10倍

有數(shù)據(jù)顯示，2018年AI對行業(yè)的滲透率不到5%，而到2026年將達(dá)到20%。尤其在數(shù)據(jù)密集的生物醫(yī)藥行業(yè)，"擁抱AI"無疑是從實(shí)驗(yàn)室、臨床，到生產(chǎn)一線都在積極實(shí)踐的火熱探索。

華為云醫(yī)療首席科學(xué)家喬楠在演講中提到，華為自2021年發(fā)布盤古大模型，面向行業(yè)客戶提供服務(wù)，"基于合作伙伴的數(shù)據(jù)，我們與客戶共同打造基礎(chǔ)大模型，完成更多行業(yè)場景應(yīng)用"。喬楠認(rèn)為，中國原研藥力量相對薄弱，AI的介入是系統(tǒng)提升我國制藥行業(yè)水平、實(shí)現(xiàn)"彎道超車"的一個好機(jī)會。已有實(shí)踐表明，AI制藥可降低70%藥物設(shè)計(jì)時間，成功率可提升10倍。

在生命健康領(lǐng)域，人工智能為基因組、制藥、醫(yī)療帶來了顛覆性創(chuàng)新。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基于基因AI平臺的病原鑒定監(jiān)控系統(tǒng)對病原體的鑒定速度提升了5倍，節(jié)省80%的人力成本；在長海醫(yī)院，利用生成式AI技術(shù)，醫(yī)生對病人問診完畢的同時，病歷也秒速生成；基于盤古藥物大模型，西安交大第一附屬醫(yī)院在極少人力和資金投入的情況下，僅用數(shù)周就發(fā)現(xiàn)一款超級抗生素。

喬楠表示，大模型未來還將與生物信息學(xué)、類器官技術(shù)結(jié)合，產(chǎn)生更大規(guī)模的高通量數(shù)據(jù)。例如，深圳灣實(shí)驗(yàn)室就在打造"BT+大模型"高通量篩選平臺，藥物篩選成本可下降60%，且預(yù)測精準(zhǔn)度更高。

手機(jī)監(jiān)測行為異常，AI破局帕金森病診斷

隨著深度老齡化時代的來臨，阿爾茲海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病給社會和家庭帶來了沉重負(fù)擔(dān)，早期識別、診斷和精準(zhǔn)干預(yù)，是目前應(yīng)對這些疾病的最佳策略。

然而這對專科醫(yī)生來說，難度很大。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任王堅(jiān)介紹，帕金森病細(xì)分有十多種，其干預(yù)療法有所不同，精準(zhǔn)識別難度非常大。不過，AI將使這種疾病的診斷分析進(jìn)入全新時代。

首先，AI技術(shù)協(xié)助醫(yī)生判讀分子影像，可顯著提升帕金森疾病的診斷準(zhǔn)確率。帕金森疾病患者的多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體和葡萄糖代謝網(wǎng)絡(luò)的分子顯像呈現(xiàn)特征性變化，相關(guān)致病責(zé)任蛋白在腦區(qū)異常聚集的部位也不盡相同。王堅(jiān)說，與AI專家合作，可訓(xùn)練出大模型精準(zhǔn)識別特征性變化，提升診斷準(zhǔn)確率。

AI還可通過視頻的計(jì)算機(jī)視覺分析，對帕金森病患者進(jìn)行運(yùn)動監(jiān)測。例如，凍結(jié)步態(tài)是帕金森病的另一特征，基于視頻捕捉技術(shù)的肢體運(yùn)動障礙AI分析研究，可對病人的行為模式進(jìn)行精準(zhǔn)判斷及定量分析，由此更好預(yù)測其病情轉(zhuǎn)歸的規(guī)律。

"AI還使24小時居家連續(xù)監(jiān)測成為可能，甚至有研究對帕金森病人的呼吸信號進(jìn)行監(jiān)測，并從中提取出可以反映疾病嚴(yán)重度的相關(guān)特征。"王堅(jiān)說，目前不僅在AI研究領(lǐng)域，在產(chǎn)業(yè)層面也有專業(yè)公司應(yīng)用AI技術(shù)對帕金森病的行為學(xué)改變進(jìn)行分析，相關(guān)產(chǎn)品已獲批醫(yī)療器械許可，有望盡快能在醫(yī)院和居家場景中應(yīng)用。

王堅(jiān)透露，華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科帕金森病研究團(tuán)隊(duì)已上線一款名為"帕為"的App軟件，注冊使用者已逾2萬人，"這是國際運(yùn)動障礙學(xué)會網(wǎng)站上唯一推薦的中文App"。利用這款軟件，可對帕金森病患者上傳的運(yùn)動功能視頻、語音障礙音頻進(jìn)行AI分析，整合成為帕金森病慢病管理平臺的關(guān)鍵部分，從而實(shí)現(xiàn)更多數(shù)據(jù)挖掘，用于真實(shí)世界研究。

多維數(shù)據(jù)探索，求解人體"最復(fù)雜疾病"

"目前還沒保護(hù)心臟的有效藥物上市，可能因?yàn)樾呐K真的太復(fù)雜了。"匈牙利塞梅維什大學(xué)副校長彼得·費(fèi)迪南迪所在的研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域研究了30多年，但收獲有限。在引入AI技術(shù)后，他們找到了一系列內(nèi)源性的小RNA分子，對心臟可以起到保護(hù)作用。

匈牙利塞梅維什大學(xué)副校長彼得·費(fèi)迪南迪

為何之前沒有發(fā)現(xiàn)？費(fèi)迪南迪解釋，這是因?yàn)檫@些小RNA對心臟的保護(hù)，是在一個分子網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的，其作用靶點(diǎn)相當(dāng)復(fù)雜，"如果沒有AI工具的協(xié)助，很難從多組學(xué)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)"?，F(xiàn)在，費(fèi)迪南迪團(tuán)隊(duì)已在小鼠、大鼠模型中驗(yàn)證了這種小RNA對心臟的保護(hù)作用。未來兩年，他們將投資數(shù)百萬歐元，將研究向藥物研發(fā)方向推進(jìn)。

目前，他們已擁有專用AI驅(qū)動的藥物研發(fā)工具，可以更高效地尋找靶點(diǎn)、設(shè)計(jì)mRNA序列，用于心血管、腫瘤等相關(guān)適應(yīng)癥的寡核苷酸藥物研發(fā)。

有著"三磅宇宙"之稱的人類大腦，是世界上最復(fù)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(xué)計(jì)劃，迄今已產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。

2018年，張江國際腦庫建立，這是首個中國人多維度腦科學(xué)數(shù)據(jù)平臺。復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)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(shù)據(jù)52萬余例、國內(nèi)重大腦疾病數(shù)據(jù)1.5萬例，已鑒定出71個腦細(xì)胞亞型，涵蓋15個發(fā)育階段和63個腦區(qū)。

"通過AI數(shù)據(jù)挖掘，我們發(fā)現(xiàn)不少腦疾病藥物靶點(diǎn)富集在小腸，這將為未來新藥開發(fā)、構(gòu)建共病網(wǎng)絡(luò)提供證據(jù)。"趙興明透露，他們還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)疾病與內(nèi)分泌疾病、精神疾病與腸胃疾病之間均有很強(qiáng)的并發(fā)現(xiàn)象。

　　作者：許琦敏

文：許琦敏 圖：袁婧/攝 編輯：許琦敏 責(zé)任編輯：任荃

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