“掀翻”诺奖,AI抗衰大势已来!南方科技大学吕宇轩教授领衔:AI深入长寿科技,触及健康衰老的未来!活到150岁不再是梦?

健康   2024-10-18 20:03   上海  


听说了嘛?今年诺贝尔奖中,物理学奖和化学奖均颁发给了AI领域研究及其研发者,AI竟成了2024年诺贝尔奖最大赢家?不少人惊呼:AI抗衰大势已来!

十年已来,抗衰科研成果就像坐上了火箭一般突飞猛进,如今,抗衰不再仅仅属于医学或生物范畴,已经摇身变为多学科交融的热土。这离不开AI、大数据和医学技术的飞速发展。AI企业纷纷入局,更有美国知名AI公司Anthropic CEO直言:AI也许能使人类寿命翻倍,达到150岁!

近日,一篇汇聚众多抗衰行业大咖的跨界综述发表,由南方科技大学前沿生物技术研究院吕宇轩教授领衔执笔,携手Brian Kennedy,James Peyer,Sebastian Brunemeier,Vincenzo Sorrentino等众多知名教授,更有生物技术公司Biotech与知名投资人的参与,此番强强联合,为我们全方位揭示长寿科技的璀璨未来。

图注:吕宇轩教授,南方科技大学前沿生物技术研究院研究助理教授,德国马普衰老生物学所(客座)研究员,其雷帕霉素抗衰成果被选为德国马普学会年度科研亮点


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目前的长寿科技正在兴起一种趋势,就是在AI技术“牵线搭桥”下逐渐融合的长寿前沿技术与干预措施。AI在长寿科技中“无处不在”,为人类的健康长寿带来了前所未有的可能。

AI帮助新药开发

你可能不知道,新药从发现到真正应用需要8年以上,成功率还很低。因此,药物设计这种基础的“辛苦活儿”,交给AI无疑是效率更高的选择:你以为的“加速一点点”,实际上是十倍有余!

比如,近日获得诺贝尔物理学奖加持的“人工神经网络”就帮助研究者们找到了治疗亨廷顿病的首个动物实验候选药[1]。另外,AI还能帮助发现“老药”的新用途,例如降血压药物利美尼定被发现能够模拟热量限制,延长线虫的健康寿命,给抗衰药物又添一员[2]。

图注:诺奖得主,从事人工神经网络机器学习相关工作


此外,AI、微流体系统和机器人辅助的高通量筛选方法等新技术还可以实现普遍的、偏好较小的药物筛选,说不定十年后,“抗衰神药”真能被AI“跑出来”!


AI帮助新型衰老标志物的筛选

除了药物开发,AI还能推进生物标志物的“更新迭代”。

例如,深度学习算法能够处理不同组织的细胞图像,识别细胞核的形态特征,将其作为一个新的衰老标志物,为衰老研究提供了新的视角和方法[3]。

图注:细胞核分析流程,DNN为深度神经网络


AI技术还能携手“组学”大家庭和复杂生物标志物及其他新兴技术,有望在未来共同探索开发复杂疾病和实时反馈治疗效果的新标志物,这也将成为衰老研究的新前沿!此外,AI还能被用于破译衰老的遗传密码,找到寿命相关的遗传和表观遗传因素等。

当然,除了药物开发和标志物筛选这两点已经在衰老生物学领域获得了大量明确研究成果的方向,正在成为所有领域“新质生产力”的AI还正在被运用到研究和干预的方方面面,研究结果的模拟、大规模表型数据的分析……只有人类想不到,没有AI不敢做。




都说AI和大数据是推动社会变革和技术进步的“两大支柱”。在抗衰的道路上,两大支柱通力合作,就能使衰老检测的进展如虎添翼!而这种合作主要就体现在“衰老时钟”的打造上。

二者分工明确,大数据负责提供丰富的数据基础,而AI提供“最强大脑”,通过机器学习算法对模型进行优化,大大提高生理年龄与预估寿命的准确性和可靠性‌!

在它们的“合作”下,衰老时钟进展飞快,从DNA甲基化时钟问世到现在十余年,各种时钟辈出,不仅能利用转录组、脂质、聚糖指标,还有血液时钟,甚至连脸、眼底、舌头的照片都可以作为“透露”衰老的线索[4]。

图注:使用视网膜图像、舌头图像和面部图像的组合估计生物年龄


例如,“OMICmAge”就是一款多组学数据与算法分析大融合的“高科技时钟”,预测生病、死亡率比单组学时钟准很多[5]。还有免疫寿命评分(ILS),也已通过大数据与AI的合作处理,被开发为评估免疫系统广泛功能的指标,有可能成为一种新的衰老时钟。

图注:OMICmAge时钟丰富的生物标志物


不过,目前大部分衰老时钟都存在短板,如“只显示相关性,不显示因果”、“浮于表面”等,要实现真正准确预测寿命还需努力。

除了衰老时钟,借助大数据的AI诊断等工具也已经走在了在开发的路上[6]。有了大数据的丰富临床数据,AI诊断就能掌握最丰富的“经验”,它的准确度甚至能超过专业医疗从业者。不仅如此,AI诊断还能“一医多用”,不仅负责诊断,还能进行个性化治疗建议,效率奇高!

图注:整合人工智能、生物标志物和时钟、老年科学和长寿医学,促进人类健康


AI与大数据的“强强联合”让派派对未来远离疾病的美好日子充满了憧憬!为了这个美好明天,长寿医学也一直在马不停蹄地紧跟科研的步伐,借助AI与大数据的力量,努力触及健康衰老的未来。





在AI无处不在的时代,人类想要活到150岁的小目标,需要付出怎样的努力才能实现呢?答案就是:主动出击,利用科技抓住衰老干预的未来机遇!

经常读派派的人都知道,如果将衰老比喻成疾病,就会发现预防才是长寿的要义,“病了”再治可能就晚了!随着长寿科技的不断发展,抗衰理念也逐渐从专注疾病治疗转为对衰老主动出击,不仅要“续命”,还要“续”健康的命!

如今,长寿医学借助起高科技,利用AI、大数据等等尖端“武器”向着个性化的“抗衰私人定制”转变,希望通过数据收集分析,从细胞标志物到先进诊断技术,一样不落,为每个人量身打造最有效的“抗衰秘籍”!

图注:个性化、数据驱动的长寿医学框架


目前,已有专门从事长寿医学的诊所,正采用这种高科技方法建立长寿医学协议和标准流程,铺设一条“长寿高速公路”,帮助全球临床获取更广泛的数据、设计出更好的干预手段。

还有许多新的商业平台利用血液生物标志物、DNA、生理衰老标志物、医疗记录和用户生成数据整合起来,量身定制健康和长寿策略,将长寿科技和广泛的健康联系起来,达到更多、更加满足人们期待的“长寿+”效果。




如此看来,长寿科技的未来大有可望!总而言之,AI一跃成为了长寿科技连接老年科学、检测技术与长寿医学实践的跨界“鹊桥”,正成为延长人类健康寿命的关键!

展望未来,希望长寿科技能为我们带来更大的进步和创新,说不定还会彻底颠覆我们对衰老与长寿的认知,活到150岁的“长寿梦”也许真的不再遥不可及!



时光派


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[本文标题为《Longevity biotechnology: Bridging AI, biomarkers, geroscience and clinical applications for healthy longevity》,发表在期刊《Aging-US》上。第一作者为南方科技大学吕宇轩教授,通讯作者为哥本哈根大学Daniela Bakula教授。本研究共受到:A.K.S.由维康基金会资助(研究者奖220784/Z/20/Z)。B.K.P身体活动研究中心(CFAS)由TrygFonden资助(拨款101390伊拉克第纳尔、20045伊拉克第纳尔和125132伊拉克第纳尔)。C.C.得到了奥本海默计划、加州大学洛杉矶分校癌症中心基金会、Margaret E.早期医学研究信托基金会和加州大学洛杉矶校区临床与转化科学研究所(CTSI)拨款UL1TR000124的支持。D.C.得到了美国国立卫生研究院R01AG082105、R01DK 117481、R01AG063404和R01AG 063389的支持。E.C.T.获得了爱尔兰研究委员会奖IRCLA/2017/58和爱尔兰未来前沿科学基金会19/FFP/6790的支持。J.V.由美国国立卫生研究院资助(资助U19AG056278、U01HL145560、U01ES029519、P01AG017242、P01AG147200)。J.P.感谢美国国立卫生研究院拨款R01AG068048、R01AG82708、UG3CA268103和P01 AG062413。J.L.K.得到了美国国立卫生研究院(拨款R37AG013925和R33AG061456)、康纳基金会、罗伯特·J·肯尼迪基金会的支持。Theresa W.Ryan基金会和Noaber基金会。K.M.得到了美国国立卫生研究院NEI的支持,编号为1R43EY034403-01。L.J.N.和P.D.R.得到了美国国立卫生研究院的支持(R01AG063543、U19AG056278、U54AG076041、U54AG079754)。M.H.由长寿生物技术奖学金资助。Rubedo Life Sciences的M.Q.因其针对特发性肺纤维化中衰老肺干细胞的药理学项目而获得加州再生医学研究所的奖项(CIRM#DISC-14096)。P.M.由ERC-2016-AdG-741966号资助。Q.F.获得山东省自然科学基金(ZR2023MH26)、烟台双百计划、大学与地方合作计划(2021XDHZ082)资助。S.L.获得美国国家医学院健康长寿催化剂奖(香港)的支持。T.A.R.得到了美国国立卫生研究院AG68667和AG82764的资助。V.G.得到了美国国家老龄化研究所、Impertus基金会和Michael Antonov基金会的资助。V.S.研究得到了新加坡国立大学创业资助NUHSRO/2022/047/Startup/11下的新加坡国立大学内部资助的支持。Y.-X.L.得到了中国南方科技大学和德国马克斯·普朗克学会的资助。]


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参考文献

[1] Galyan, S. M., Ewald, C. Y., Jalencas, X., Masrani, S., Meral, S., & Mestres, J. (2022). Fragment-based virtual screening identifies a first-in-class preclinical drug candidate for Huntington’s disease. Scientific Reports, 12(1), 19642. doi:10.1038/s41598-022-21900-2

[2] Bennett, D. F., Goyala, A., Statzer, C., Beckett, C. W., Tyshkovskiy, A., Gladyshev, V. N., . . . de Magalhães, J. P. (2023). Rilmenidine extends lifespan and healthspan in Caenorhabditis elegans via a nischarin I1-imidazoline receptor. Aging Cell, 22(2), e13774. doi:https://doi.org/10.1111/acel.13774

[3] Heckenbach, I., Mkrtchyan, G. V., Ezra, M. B., Bakula, D., Madsen, J. S., Nielsen, M. H., . . . Scheibye-Knudsen, M. (2022). Nuclear morphology is a deep learning biomarker of cellular senescence. Nature Aging, 2(8), 742-755. doi:10.1038/s43587-022-00263-3

[4] Wang, J., Gao, Y., Wang, F., Zeng, S., Li, J., Miao, H., . . . Zhou, Y. (2024). Accurate estimation of biological age and its application in disease prediction using a multimodal image Transformer system. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(3), e2308812120. doi:10.1073/pnas.2308812120

[5] Chen, Q., Dwaraka, V. B., Carreras-Gallo, N., Mendez, K., Chen, Y., Begum, S., . . . Lasky-Su, J. A. (2023). OMICmAge: An integrative multi-omics approach to quantify biological age with electronic medical records. bioRxiv, 2023.2010.2016.562114. doi:10.1101/2023.10.16.562114

[6] Sahoo, D., Swanson, L., Sayed, I. M., Katkar, G. D., Ibeawuchi, S.-R., Mittal, Y., . . . Ghosh, P. (2021). Artificial intelligence guided discovery of a barrier-protective therapy in inflammatory bowel disease. Nature Communications, 12(1), 4246. doi:10.1038/s41467-021-24470-5

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