未來20年的健康“劇本”，AI已經幫你擬好了… | 新聞串燒

設置星標 關注，從此你的世界多點科學~

內容提要

1. 人工智能新進展 |一款經過40萬人數據訓練的AI模型，能基于用戶的健康相關信息輸入，預測其在未來漫長人生里遭遇上千種疾病的風險。開發團隊另取190萬人健康數據用于檢測模型的可靠性，結果證明其預測精確度極高。

2. 抗衰老機制新發現 |科學家通過對細胞的觀察與人體實驗，發現免疫抑制劑雷帕霉素能防止免疫細胞的DNA損傷，并以此發揮抗衰老效用。

3. 3D打印和組織再生 |3D生物打印領域涌現兩項新技術。它們可用于打印富含任意形狀血管的活皮膚，這一進展成為皮膚再生及其臨床應用的關鍵突破。

AI“算病師”能算出你未來20年要得啥病…

如果有這樣一款AI工具，你告訴它你的病歷、習性和體檢數據，然后它就能預測你未來(可遠至數十年后的那種)遭遇上千種疾病的風險各為多少，你會樂于直面這份生成式AI健康預報嗎？

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

德國癌癥研究中心的數據科學家莫里茨·格爾斯通(Moritz Gerstung)致力于開發多疾病建模技術，用一個大語言模型(LLM)預警成百上千種風險。

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年內發生癌癥、皮膚病及免疫系統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據集的40萬人數據進行訓練，但它的預測準確度得到了丹麥國家患者登記庫的跨國認可。這一國家級數據庫追蹤了近半個世紀丹麥的住院記錄，給Delphi-2M提供了190萬人的健康數據用于檢驗。

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

技術上，格爾斯通團隊改良了大語言模型GPT(全稱“生成式預訓練轉換器”)。作為ChatGPT等聊天機器人的核心，GPT被用戶提問后，能基于原先經受的海量數據訓練，生成統計學上“最正確”的結果。

改良后的模型整合了年齡、性別、體重指數及吸煙飲酒等健康相關習慣參數，能根據患者既往病史預測其罹患1258種疾病的風險。

針對大多數疾病，它的預測準確度都達到或超越了現有單病種風險評估模型的表現；相比那些使用生物標志物(人體內特定分子或化合物水平)來預測多種疾病風險的機器學習算法，Delphi-2M的性能也更優越。

此外，對于進展模式有規律可循的疾病，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胞生長和分裂的關鍵調節因子，即mTOR蛋白質。

示意圖中的雷帕霉素(紅色)正阻斷mTOR蛋白(藍色)

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那些導致衰老表征的生物學過程，例如炎癥反應、細胞衰損以及為細胞供能的線粒體功能減退。

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

根據考克斯與同事8月發布的預印本文章，他們在用雷帕霉素處理人體T細胞(一種抵抗感染的白細胞)時發現了上述現象。當然，實驗不只設計讓T細胞面對雷帕霉素，還有引發DNA損傷的抗生素博萊霉素(Zeocin)。

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

研究團隊表示：無論是在誘導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。而且保護效應來得很快，似乎在4小時內就影響到DNA損傷應答機制和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DNA損傷來為細胞增添生機。

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。

測試結果顯示，服用雷帕霉素者的T細胞DNA損傷更少；兩組志愿者的白細胞總數均未下降，這意味著雷帕霉素不會對免疫功能產生負面影響。考克斯強調：“我們已證實它在低劑量下無害，這點至關重要。”

此外，她與同事都相信，解決免疫系統內的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防性干預，例如幫助宇航員抵御宇宙輻射的DNA損傷風險。

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損傷為主要驅動因素的衰老表現，如皮膚老化——它切實減少了人類皮膚的衰老標志物。

資料來源：

3D打印有血管的人造活皮膚

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

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

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生膠原蛋白、彈性蛋白和透明質酸等真皮成分的成纖維細胞，于微小海綿狀明膠顆粒表面培養，后封裝至透明質酸凝膠中。通過3D打印機三維堆疊μInk墨水，研究團隊成功實現任意構建高密度細胞皮膚結構的目標。

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部有活細胞生長、分泌膠原蛋白并重建真皮組分。此外，移植物內部還生長出新血管，這意味著長期組織固定的條件達成。

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

血管是人造組織構建的重中之重。無論培養多少細胞用以創建組織模型，若無血管，氧氣和養分便難以均勻輸送至所有細胞；而且隨著組織結構生長，缺乏血管會導致組織中心的細胞死亡。

采用REFRESH技術制成的水凝膠線

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

結合μInk的3D打印與REFRESH血管造型，研究者可以將自由設計的血管網絡嵌入富含細胞的厚實人造皮膚，使氧氣和營養物質抵達每個角落。

容克等人希望未來能引入自動化操作技術，設計在整個人造器官里高效延展血管網絡的方法。

資料來源：

《世界科學》雜志版在售中 歡迎訂閱

月刊定價

15元/期

全年訂閱價

180元

點擊左側圖片或以下方訂閱方式選購

方式一：

掃描二維碼，“雜志鋪”訂閱有折扣～

方式二：

全國各地郵局訂閱 郵發代號：4-263

方式三：

機構訂閱，請撥打

021-53300839；

021-53300838