科学家呼吁全球联动,创建AI虚拟细胞,为细胞疗法带来颠覆性变革!

文摘   2024-12-18 12:54   天津  

在科技浪潮的席卷之下,人工智能(AI)正逐步成为生物医学领域的有力探索者。近期,美国斯坦福大学的科学家团队联合发表了一项极为引人瞩目的研究成果。

在最新一期的《细胞》杂志里,他们指出,凭借 AI 的强大力量,全球科学界迎来了史无前例的机遇 ——构建虚拟人类细胞。不妨想象一下,这种虚拟细胞能够极为精准地模拟人类细胞的各类行为,并且为重大疾病的应对提供前所未有的深刻见解。

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AI虚拟细胞是什么?


AI虚拟细胞是利用人工智能技术模拟真实细胞的特性和行为的虚拟模型。它可以帮助科学家更好地理解细胞的结构和功能,加速药物研发和疾病治疗。简单说就是:AI虚拟细胞利用AI模拟细胞,助力科研、药物研发和疾病治疗。

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传统实验难题与 AI 优势


现代医学所面临的一项主要难题就是传统实验所需的成本与时间。伴随数据的不断积累,利用 AI 来模拟细胞行为,将会为人们理解健康细胞的相互作用以及病变机制开辟道路。

AI 在生物学领域再度斩获佳绩!

斯坦福大学所开发的生物学基础模型,仅在短短 6 周时间里便发现了人类历经 134 年才得以发现的 Norn 细胞,这标志着生物学的 AI 时代已然开启。

人类耗费 134 年才发现的 Norn 细胞,AI 仅用 6 周便达成了这一成果。斯坦福大学的研究人员以数百万个真实细胞的化学和基因组成作为原始数据,对一个 AI 大模型进行训练。

Norn 细胞是一种肾细胞,可感知缺氧状态,在人体氧气含量迅速下降时出来抢救,通过消耗铁合成促红细胞生成素(Epo)。

因其具有重要的救命能力,故以传说中控制人类命运的北欧神灵命名。

Norn 细胞及其相关机制是重要研究内容,其产生的 Epo 是氧稳态主要调节因子,对红细胞生成至关重要。

健康状态下,Epo 调控保证红细胞按需生成,如在高海拔或高强度运动时红细胞增加满足供氧,调控出现问题会影响健康,过低导致贫血,过高引起多发性骨髓瘤等疾病。
论文中所提及的 AI 虚拟细胞,将会成为一个综合性的工具,它不但能够揭示细胞是如何通过化学与力学过程开展工作的,还能够清晰地展现出究竟是何种机制会致使细胞出现功能障碍或者死亡。

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AI 虚拟细胞的巨大潜力


药物研发与测试:AI虚拟细胞能够模拟药物在细胞内的作用机制,加速新药的研发和测试过程,减少对动物实验的依赖。

个性化医疗:通过模拟患者的“数字孪生体”,AIVC技术可以帮助医生为个体患者设计和测试个性化治疗方案,提高治疗效果。正如论文中所讲,全球科研人员在遗传学、蛋白质组学、医学成像等领域的紧密合作,将是取得成功的关键。

为个别患者提供诊断虚拟细胞模型

疾病机理研究:AI虚拟细胞可以模拟特定疾病状态下的细胞行为,帮助科学家深入理解疾病的发生和发展机制,为治疗提供新的视角。

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实现目标的关键要求


要达成这一目标,科学家们提出了三项关键要求:

  • 研究者必须能够创建通用的跨物种和细胞类型的模型。
  • AI 虚拟细胞一定要准确预测细胞的功能和动态行为。
  • 要实现全面的计算机实验能力,以便让研究者们以低成本和高速度进行数据检验与收集。

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全球协作的重要性


跨学科合作:全球协作能够汇集不同领域的专家,包括生物学家、计算机科学家和工程师,共同推动AIVC技术的发展。

数据共享:通过全球合作,可以整合和共享分散在世界各地的生物医学数据,这对于构建精确的AIVC模型至关重要。

加速创新:全球合作有助于加速AIVC技术的研发进程,通过共享资源和知识,可以更快地实现科学突破和技术创新。

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确保模型开放的重要性


同时,论文也发出警告,任何关于 AI 虚拟细胞的进展,都必须确保其模型对整个科学界开放。这样的透明性不仅能够加速科研的进程,更能让每一位有志于探索生命奥秘的科研人员参与其中。

全球的科研团队、工业界和非营利组织需要携手合作,凝聚合力,共同创造出首个 AI 虚拟细胞。

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对未来的期待


这一呼吁无疑为医学界注入了一针强心剂,科学家们在共同努力的同时,我们也满心期待着 AI 将会如何重新定义生命科学的未来。

无论是一线的研究者,还是普通大众,虚拟细胞的诞生或许会改变我们对生命的理解、医学的发展以及人类健康的未来,让我们共同翘首以盼。




小编结语



本文所述内容基于多篇权威文献和研究成果的综合分析,旨在为公众提供科学、准确的干细胞治疗知识。如有更多疑问或需进一步了解相关信息,请咨询专业医师。

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