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源頭創(chuàng)新 + AI賦能，能否讓精準醫(yī)學實現(xiàn)廣泛應用？

來源：21世紀經(jīng)濟報道 2023-06-08 20:31:35

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21世紀經(jīng)濟報道記者季媛媛上海報道 2005年，美國《科學》雜志為紀念創(chuàng)刊125周年，曾拋出“引領當代科學潮流的125個大問題”，在前25個被認為最重要的科學問題中，有16個與生命科學有關。

與生命科學密切聯(lián)系在一起的醫(yī)學，是守護人類健康、維護社會穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的基石。精準醫(yī)學作為醫(yī)學科學的“新概念”，于2011年首次提出，近年來取得了飛速發(fā)展。

(相關資料圖)

近日，在“創(chuàng)·在上?！贝笾行∑髽I(yè)融通科創(chuàng)論壇暨“無科創(chuàng)無未來”復旦管院科創(chuàng)走進嘉定活動現(xiàn)場，復旦大學生命科學學院院長林鑫華對21世紀經(jīng)濟報道等指出，生命科學是創(chuàng)新與技術相結合的典范，而精準醫(yī)學體現(xiàn)了醫(yī)學科學的發(fā)展趨勢，也代表了臨床實踐的發(fā)展方向。

那么，要如何激發(fā)源頭創(chuàng)新，如何推動精準醫(yī)學產(chǎn)業(yè)發(fā)展，AI時代我們又需要怎樣的精準醫(yī)學人才？

精準醫(yī)學的創(chuàng)新運用

精準醫(yī)學指的是針對疾病病因的復雜性，綜合考慮個體生物特征、環(huán)境、生活方式存在的差異，從而制定有效的健康干預和治療策略的醫(yī)療模式。

與傳統(tǒng)醫(yī)學相比，精準醫(yī)學能夠精準優(yōu)化診療效果，避免醫(yī)療資源浪費；減少無效和過度醫(yī)療；明確罕見病病因并尋找治療方案。

精準醫(yī)學主要包含精準診斷、精準治療和精準預防三個核心部分，其目標是提高臨床診療精準度。

相關資料顯示，在精準診斷方面，2016年僅全球分子診斷市場總額就接近106億美元，CAGR（復合年均增長率）預計為14.3%。到2023年，全球測序市場規(guī)模將從2018年的107億美元增長到244億美元，CAGR為18.0%。在精準治療方面，腫瘤免疫治療市場的規(guī)模將從2016年的619億美元增長到2021年的1193.9億美元，CAGR達到14.0%。

另外，在生物大數(shù)據(jù)領域，至2022年，生物樣本庫市場總額將增長至26.9億美元，CAGR達7.8%。至2025年，生物大數(shù)據(jù)的市場總額將增長至530至690億美元，CAGR達到27%。

“例如基因檢測、液體活檢、影像診斷、個體化藥物、靶向藥物、免疫治療等，包括AI技術需要的生物大數(shù)據(jù)，人工智能、臨床決策等?！绷嘱稳A說，“這一系列創(chuàng)新都會帶來巨大的市場價值?！?/p>

醫(yī)學研究離不開模型，對于臨床來說尤其需要利用模型進行藥物開發(fā)和疾病診治的開拓。類器官則是生物醫(yī)藥領域的革命性模型，是器官發(fā)育、精準醫(yī)學、再生醫(yī)學的重大技術發(fā)現(xiàn)。

類器官可以取自人體組織的任何一部分，例如提取一根頭發(fā)、一片皮膚，再通過各種基因編輯做成與人體內(nèi)器官類同的細胞組織。這種細胞組織具備了組織記憶、自我組裝、重現(xiàn)組織器官結構的能力。

“不需要通過小鼠，直接從病人體內(nèi)取樣?！绷嘱稳A介紹，“現(xiàn)在通過這項技術，腸道等常見人體組織都可以做成類器官。因為可以從人體樣本里直接做，所以對精準醫(yī)學產(chǎn)生了非常強的影響力?！?/p>

從預測到新藥開發(fā)

抗癌是人類醫(yī)學史上的長久難題。

如今，類器官技術可以應用于預測腫瘤藥物敏感性，包括預測化療藥和靶向藥物有效性；預測免疫治療藥物（如PD-1抗體藥）的有效性，未來還將和二代測序技術一起，共同幫助醫(yī)生擇藥，實現(xiàn)精準用藥。

類器官技術還能助力新藥研發(fā)，用于藥物毒性和有效性測試。包括腎、肝、腸類器官用于藥物的毒性預測；攜帶特定突變的腫瘤類器官篩選靶向藥；免疫細胞治療療法、溶瘤病毒療法評價等。

類器官再生醫(yī)學可以實現(xiàn)有功能、定植性更強的類器官進行移植，例如，成體干細胞來源的肝、腸、肺、胰島類器官移植等。

此外，通過類器官智慧生物樣本庫，例如建設可凍存再復蘇的活生物樣本庫，能夠助力醫(yī)學研究、藥物研發(fā)和再生醫(yī)學。

“精確的藥物試驗，對預防轉(zhuǎn)化至關重要。通過建立一系列的模型，做一系列有效的毒性測試，類器官也可以幫助對新藥的開發(fā)?！绷嘱稳A說，“最重要的是可以通過類器官的再生醫(yī)學產(chǎn)生新的組織，在體內(nèi)進行對疾病的診治。類器官也可以做活體樣本，我們中國做了大量的樣本，十幾年前做的很多都是一些組織凍起來，扔掉可惜，保留花錢，這時候就需要用活體的樣本。”

目前，林鑫華團隊正在開展器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持機制研究、病毒傳播風險及致病機制研究以及腫瘤發(fā)生發(fā)展機制和藥物開發(fā)。

“腫瘤最重要的問題在于異質(zhì)性。它經(jīng)常會變，今天發(fā)現(xiàn)好了，過兩天變化了就會產(chǎn)生抗藥性?！绷嘱稳A介紹，“我們需要建立一系列模型，這些模型可以用類器官來做。例如人的肝臟細胞，通過基因編輯做出人的肝母細胞瘤類器官，通過這個模型建立一系列的藥物測試，可以檢查原來的藥對這些腫瘤的影響，以及用于開發(fā)新藥?！?/p>

實際上，眼下，類器官是個熱門領域，但“跑得很快，仍需要進一步成熟和完善?！绷嘱稳A指出，類器官領域仍有很多挑戰(zhàn)，其中也并存著機遇。

一方面，類器官系統(tǒng)具有局限性。例如，體外培養(yǎng)的類器官成熟度和功能有限；另一方面，類器官形成效率、形態(tài)結構和功能方面存在異質(zhì)性；另外，關鍵原材料來源有限并且成分不明確。此外，培養(yǎng)標準化方面，需要實現(xiàn)類器官制備工藝標準化、類器官培養(yǎng)材料標準化、類器官（腫瘤等）標志物標準化。在材料產(chǎn)業(yè)化方面，則需要開發(fā)更優(yōu)的生物基質(zhì)凝膠、探索新的合成類基質(zhì)（水凝膠）、研發(fā)自主知識產(chǎn)權的原材料等。

“特別是嚴格的質(zhì)量控制，標準化的培養(yǎng)體系，還有工程的自動化操作程序，都會對轉(zhuǎn)化產(chǎn)生非常重要的影響?！绷嘱稳A強調(diào)。

如何讓AI真正造福社會？

AI技術浪潮的興起為醫(yī)療行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型提供了新的思路和手段，同時也為精準醫(yī)學產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了重大機遇和變革。

在林鑫華看來，目前比較可靠的AI技術應用在影像診斷方面，例如病理診斷直接用圖像處理的可信度很高。長期而言，AI技術將會對精準用藥和精準預防產(chǎn)生深遠影響?！疤貏e是在藥品開發(fā)方面，例如蛋白質(zhì)結構可以通過AI技術實現(xiàn)?！绷嘱稳A表示，“AI技術現(xiàn)階段有些可靠性非常強，有些則要用經(jīng)典方法與先進方法相結合?！?/p>

醫(yī)學發(fā)展的終極目標是更好服務于患者，隨著AI技術飛速發(fā)展，對AI技術的信任也成為新的議題?！皩颊邅碚f，怎樣讓他們感覺到AI技術是可靠的？第一，技術本身必須進一步提升。只有提升硬科技，才能精確判斷疾病?！绷嘱稳A說。

同時也需要對廣大民眾加強科普宣傳。很多新的技術，到一定年齡、一定時期要有一個學習和理解的過程。只有大家認識到AI技術的先進性、可靠性，再加上真正的可行性，才能長期為社會服務。

如此，關注技術的同時，人才的作用也不容忽視。“AI人才首先對數(shù)據(jù)的處理算法要有很強的能力，同時對臨床、對生命科學要有深層次的理解?！绷嘱稳A表示，“更重要的是要有這方面的學習能力。這樣才能圍繞醫(yī)學所需、患者所需、以自己所能真正為醫(yī)學、為精準醫(yī)學的臨床轉(zhuǎn)化落地開發(fā)服務?！?/p>

林鑫華指出，我們需要為人才提供好的平臺，包括基礎平臺、實驗平臺，同時也需要形成優(yōu)良的文化和生態(tài)。

“一個人的學習能力是多方面的，沒有人生下來就是搞生命科學的。只要社會所需，你所能；只要有好的人才庫、好的平臺、好的文化體系，就能真正讓AI在精準醫(yī)學、轉(zhuǎn)化醫(yī)學的發(fā)展推動上起到重要作用。”林鑫華強調(diào)。

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