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內(nèi)容提要

1. 人工智能新進(jìn)展 |一款經(jīng)過40萬人數(shù)據(jù)訓(xùn)練的AI模型，能基于用戶的健康相關(guān)信息輸入，預(yù)測其在未來漫長人生里遭遇上千種疾病的風(fēng)險。開發(fā)團隊另取190萬人健康數(shù)據(jù)用于檢測模型的可靠性，結(jié)果證明其預(yù)測精確度極高。

2. 抗衰老機制新發(fā)現(xiàn) |科學(xué)家通過對細(xì)胞的觀察與人體實驗，發(fā)現(xiàn)免疫抑制劑雷帕霉素能防止免疫細(xì)胞的DNA損傷，并以此發(fā)揮抗衰老效用。

3. 3D打印和組織再生 |3D生物打印領(lǐng)域涌現(xiàn)兩項新技術(shù)。它們可用于打印富含任意形狀血管的活皮膚，這一進(jìn)展成為皮膚再生及其臨床應(yīng)用的關(guān)鍵突破。

AI“算病師”能算出你未來20年要得啥病…

如果有這樣一款A(yù)I工具，你告訴它你的病歷、習(xí)性和體檢數(shù)據(jù)，然后它就能預(yù)測你未來(可遠(yuǎn)至數(shù)十年后的那種)遭遇上千種疾病的風(fēng)險各為多少，你會樂于直面這份生成式AI健康預(yù)報嗎？

過去幾年間，學(xué)界開發(fā)出多種基于人工智能的工具用以預(yù)測個體罹患特定病癥的風(fēng)險，不過它們大多只能評估單一疾病風(fēng)險，若病人想獲得全面評估，醫(yī)護人員必須運行幾十個不同模型。

德國癌癥研究中心的數(shù)據(jù)科學(xué)家莫里茨·格爾斯通(Moritz Gerstung)致力于開發(fā)多疾病建模技術(shù)，用一個大語言模型(LLM)預(yù)警成百上千種風(fēng)險。

他與同事的最新成果，Delphi-2M模型，于9月17日登上《自然》雜志。只要用戶輸入自己的綜合健康檔案和生活方式信息，Delphi-2M即可估計未來20年內(nèi)發(fā)生癌癥、皮膚病及免疫系統(tǒng)疾病等問題的可能性。

雖然模型僅基于英國生物樣本庫單一數(shù)據(jù)集的40萬人數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，但它的預(yù)測準(zhǔn)確度得到了丹麥國家患者登記庫的跨國認(rèn)可。這一國家級數(shù)據(jù)庫追蹤了近半個世紀(jì)丹麥的住院記錄，給Delphi-2M提供了190萬人的健康數(shù)據(jù)用于檢驗。

測試結(jié)果表明，模型對丹麥登記庫人群的預(yù)測精度僅略低于對英國生物樣本庫的——可以認(rèn)為Delphi-2M是通用而可靠的。

技術(shù)上，格爾斯通團隊改良了大語言模型GPT(全稱“生成式預(yù)訓(xùn)練轉(zhuǎn)換器”)。作為ChatGPT等聊天機器人的核心，GPT被用戶提問后，能基于原先經(jīng)受的海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，生成統(tǒng)計學(xué)上“最正確”的結(jié)果。

改良后的模型整合了年齡、性別、體重指數(shù)及吸煙飲酒等健康相關(guān)習(xí)慣參數(shù)，能根據(jù)患者既往病史預(yù)測其罹患1258種疾病的風(fēng)險。

針對大多數(shù)疾病，它的預(yù)測準(zhǔn)確度都達(dá)到或超越了現(xiàn)有單病種風(fēng)險評估模型的表現(xiàn)；相比那些使用生物標(biāo)志物(人體內(nèi)特定分子或化合物水平)來預(yù)測多種疾病風(fēng)險的機器學(xué)習(xí)算法，Delphi-2M的性能也更優(yōu)越。

此外，對于進(jìn)展模式有規(guī)律可循的疾病，如某些癌癥，Delphi-2M最擅長測算其未來軌跡。

有同行如此評價Delphi-2M：它一次性給這么多種疾病建模的能力令人驚嘆，它可以生成完整的未來健康軌跡。

資料來源：

雷帕霉素似乎能延長人類壽命

免疫抑制藥物雷帕霉素最初旨在幫助器官移植受者抑制免疫排斥，其作用機制是阻斷細(xì)胞生長和分裂的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，即mTOR蛋白質(zhì)。

示意圖中的雷帕霉素(紅色)正阻斷mTOR蛋白(藍(lán)色)

低劑量的雷帕霉素已被證明可延長果蠅和小鼠等動物的壽命，原因似乎是它能干預(yù)那些導(dǎo)致衰老表征的生物學(xué)過程，例如炎癥反應(yīng)、細(xì)胞衰損以及為細(xì)胞供能的線粒體功能減退。

最近，牛津大學(xué)林恩·考克斯(Lynne Cox)等人發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素似乎還能阻止人體免疫細(xì)胞的DNA損傷。DNA損傷是免疫系統(tǒng)衰老的主要驅(qū)動因素，而免疫系統(tǒng)老化會加速整個機體的衰老。

根據(jù)考克斯與同事8月發(fā)布的預(yù)印本文章，他們在用雷帕霉素處理人體T細(xì)胞(一種抵抗感染的白細(xì)胞)時發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)象。當(dāng)然，實驗不只設(shè)計讓T細(xì)胞面對雷帕霉素，還有引發(fā)DNA損傷的抗生素博萊霉素(Zeocin)。

實驗結(jié)果表明，相較于僅接觸博萊霉素的細(xì)胞，雷帕霉素暴露可減少細(xì)胞的DNA損傷，并將細(xì)胞的存活率提升至3倍水平。

研究團隊表示：無論是在誘導(dǎo)DNA損傷前、損傷過程中還是損傷后，只要使用雷帕霉素，它的保護機制總會奏效。而且保護效應(yīng)來得很快，似乎在4小時內(nèi)就影響到DNA損傷應(yīng)答機制和DNA病變積累情況——這種迅速或許也佐證了雷帕霉素通過直接干預(yù)DNA損傷來為細(xì)胞增添生機。

考克斯等人還針對9名年齡在50歲至80歲間的男性志愿者展開對照實驗。參與者被要求每日服用1毫克雷帕霉素或安慰劑，8周后接受血液檢測。

測試結(jié)果顯示，服用雷帕霉素者的T細(xì)胞DNA損傷更少；兩組志愿者的白細(xì)胞總數(shù)均未下降，這意味著雷帕霉素不會對免疫功能產(chǎn)生負(fù)面影響?？伎怂箯娬{(diào)：“我們已證實它在低劑量下無害，這點至關(guān)重要。”

此外，她與同事都相信，解決免疫系統(tǒng)內(nèi)的DNA損傷問題有望成為我們減緩整體衰老的一條路徑。雷帕霉素甚至可作為預(yù)防性干預(yù)，例如幫助宇航員抵御宇宙輻射的DNA損傷風(fēng)險。

另一方面，有專家基于過往研究推測，雷帕霉素可能特別擅長處理以DNA損傷為主要驅(qū)動因素的衰老表現(xiàn)，如皮膚老化——它切實減少了人類皮膚的衰老標(biāo)志物。

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3D打印有血管的人造活皮膚

針對大面積燒傷，醫(yī)生通常選擇從患者身體其他部位移植表皮用于治療。但這種方法不僅導(dǎo)致顯著疤痕問題，也難以幫助皮膚恢復(fù)原本的功能狀態(tài)，因為傷處只移植了表皮，那些位于表皮下方、包含血管和神經(jīng)的真皮層無法再生——它不被視作正常的活體皮膚。

有科學(xué)家試圖以3D生物打印的方式構(gòu)建活皮膚并取得進(jìn)展。瑞典林雪平大學(xué)整形外科專家約翰·容克(Johan Junker)等人6月于《先進(jìn)醫(yī)療保健材料》(

Advanced Healthcare Materials

前者的核心在于一種名為“μInk”的生物墨水。其制備方式是將能產(chǎn)生膠原蛋白、彈性蛋白和透明質(zhì)酸等真皮成分的成纖維細(xì)胞，于微小海綿狀明膠顆粒表面培養(yǎng)，后封裝至透明質(zhì)酸凝膠中。通過3D打印機三維堆疊μInk墨水，研究團隊成功實現(xiàn)任意構(gòu)建高密度細(xì)胞皮膚結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。

在小鼠移植實驗中，容克等人證實該墨水制得的組織碎片內(nèi)部有活細(xì)胞生長、分泌膠原蛋白并重建真皮組分。此外，移植物內(nèi)部還生長出新血管，這意味著長期組織固定的條件達(dá)成。

至于另一項“血管造型”技術(shù)，即所謂的游離懸浮水凝膠細(xì)絲重定向(REFRESH)，它能通過打印與排列98%含水量的水凝膠細(xì)絲，在人造組織中，靈活構(gòu)建各種形狀的血管。

血管是人造組織構(gòu)建的重中之重。無論培養(yǎng)多少細(xì)胞用以創(chuàng)建組織模型，若無血管，氧氣和養(yǎng)分便難以均勻輸送至所有細(xì)胞；而且隨著組織結(jié)構(gòu)生長，缺乏血管會導(dǎo)致組織中心的細(xì)胞死亡。

采用REFRESH技術(shù)制成的水凝膠線

這些水凝膠細(xì)絲比普通凝膠材料堅韌得多，即使被打結(jié)或編織，仍能保持形態(tài)；它們還具有形狀記憶特性，擠壓變形后可恢復(fù)原狀。而在特定酶作用下，植入組織的細(xì)絲會不留痕跡地分解，其原有位置留下細(xì)長空腔，發(fā)揮“血管”作用。

結(jié)合μInk的3D打印與REFRESH血管造型，研究者可以將自由設(shè)計的血管網(wǎng)絡(luò)嵌入富含細(xì)胞的厚實人造皮膚，使氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)抵達(dá)每個角落。

容克等人希望未來能引入自動化操作技術(shù)，設(shè)計在整個人造器官里高效延展血管網(wǎng)絡(luò)的方法。

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