專家訪談 | Hwi-yeol Yun教授：融合臨床藥學(xué)與定量藥理學(xué)——以患者為中心的精準(zhǔn)藥物治療新范式

編者按：隨著精準(zhǔn)醫(yī)療理念的不斷深化，如何將前沿的定量科學(xué)與臨床藥學(xué)實(shí)踐深度融合，以優(yōu)化藥物治療策略，已成為藥學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵議題。定量藥理學(xué)通過(guò)數(shù)學(xué)模型量化藥物、機(jī)體和疾病間的相互作用，而臨床藥學(xué)則直接關(guān)注患者的個(gè)體化治療。兩者的交匯為提升療效、降低風(fēng)險(xiǎn)開辟了新路徑。在2025年第11屆定量藥理學(xué)與新藥評(píng)價(jià)會(huì)議（ISQP）上，韓國(guó)忠南大學(xué)藥學(xué)院/生物-AI融合研究中心的Hwi-yeol (Thomas) Yun教授闡述了“機(jī)器學(xué)習(xí)融合定量藥理學(xué)，賦能模型引導(dǎo)的精準(zhǔn)給藥”的話題。

《藥學(xué)瞭望》特別邀請(qǐng)Hwi-yeol Yun教授，圍繞臨床藥學(xué)與定量藥理學(xué)融合的價(jià)值、人工智能帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以及未來(lái)有望取得突破的臨床領(lǐng)域等核心議題，展開深入分享。

《藥學(xué)瞭望》： 您的研究整合了臨床藥學(xué)與定量藥理學(xué)。能否分享一下這兩個(gè)領(lǐng)域的交叉如何推動(dòng)更精準(zhǔn)的藥物治療策略？

Hwi-yeol Yun教授：臨床藥學(xué)關(guān)注如何為患者實(shí)施藥物治療，而定量藥理學(xué)是關(guān)于患者高效治療的定量系統(tǒng)科學(xué)。整合這兩個(gè)科學(xué)領(lǐng)域?qū)τ趯?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療、確保高效且無(wú)危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)的治療非常關(guān)鍵。

兩個(gè)領(lǐng)域的融合使我們能夠量化變異性，這對(duì)于預(yù)測(cè)信號(hào)特別有效。許多患者表現(xiàn)出無(wú)法解釋的個(gè)體差異，意味著很多結(jié)果往往是不可預(yù)測(cè)或不可測(cè)量的。正如我提到的，定量藥理學(xué)將這種變異性轉(zhuǎn)化為可解釋的因素，將未闡明的變異性轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A(yù)測(cè)的信號(hào)。這對(duì)于確定達(dá)到目標(biāo)暴露所需的劑量以及量化患者結(jié)局具有強(qiáng)大作用。

我們團(tuán)隊(duì)以及許多其他研究人員專注于將定量藥理學(xué)整合到臨床藥學(xué)中。一個(gè)最佳實(shí)踐案例是抗微生物藥物精準(zhǔn)給藥領(lǐng)域。許多醫(yī)院擁有優(yōu)秀的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)量化抗微生物藥物的血漿濃度，即使對(duì)于新藥也是如此。這意味著醫(yī)院已經(jīng)具備了量化血漿濃度和患者結(jié)局的基礎(chǔ)設(shè)施，使他們能夠系統(tǒng)地組織真實(shí)世界數(shù)據(jù)庫(kù)。

兩個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)相結(jié)合，使我們能夠預(yù)測(cè)并為患者實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。我們和藥學(xué)領(lǐng)域的許多研究人員專注于在抗微生物或感染性疾病領(lǐng)域優(yōu)化劑量。這一過(guò)程加速了劑量?jī)?yōu)化，使我們能夠期待在無(wú)不良反應(yīng)的情況下獲得更好的治療結(jié)果。這些技能也可應(yīng)用于特殊人群，如兒科患者或有腎或肝損傷的患者。他們有更好的藥物治療需求，但在現(xiàn)實(shí)世界中，由于倫理問題，接觸這些人群的機(jī)會(huì)有限。然而，將定量藥理學(xué)與臨床藥學(xué)相結(jié)合，使我們能夠通過(guò)模擬研究創(chuàng)建虛擬的特殊人群。從而，我們可以量化這些虛擬人群中的藥物效應(yīng)和不良反應(yīng)，為治療特殊人群生成證據(jù)。因此，這也是整合臨床藥學(xué)與定量藥理學(xué)的優(yōu)勢(shì)之一，即生成虛擬人群并為精準(zhǔn)醫(yī)療創(chuàng)造證據(jù)。

這就是我們所說(shuō)的“以患者為中心的藥物治療”。這意味著患者通過(guò)這些技能獲益，包括更好的預(yù)期療效、更少的副作用以及更短時(shí)間找到正確治療方案，尤其是在他們的生理狀況迅速變化時(shí)，例如嚴(yán)重感染或危重疾病期間。

《藥學(xué)瞭望》： 作為生物-AI融合研究中心的兼職教授，您認(rèn)為將人工智能與定量藥理學(xué)相結(jié)合的主要挑戰(zhàn)和機(jī)遇是什么？

Hwi-yeol Yun教授：我與計(jì)算科學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來(lái)擴(kuò)展我在CPS（信息物理系統(tǒng)）方面的知識(shí)，因?yàn)槲抑饕谒帉W(xué)領(lǐng)域工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，人工智能技術(shù)在藥學(xué)領(lǐng)域是一項(xiàng)非常有用的資產(chǎn)。

主要有三個(gè)機(jī)遇。首先，即使面對(duì)高度異質(zhì)性的臨床數(shù)據(jù)，AI技術(shù)也能提供更好的預(yù)測(cè)。眾所周知，臨床數(shù)據(jù)通常“不干凈”，因?yàn)樗⒎莵?lái)自精心設(shè)計(jì)的研究，天生具有異質(zhì)性。但AI技術(shù)可以解釋這類數(shù)據(jù)。盡管存在這些數(shù)據(jù)限制，它仍能保證更好的預(yù)測(cè)。

其次，AI速度更快。傳統(tǒng)的定量藥理學(xué)依賴于數(shù)學(xué)或統(tǒng)計(jì)方法，在處理大數(shù)據(jù)時(shí)存在局限性；所需時(shí)間隨數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。然而，AI技術(shù)比傳統(tǒng)方法工作得更快。如今，醫(yī)療保健和臨床藥學(xué)領(lǐng)域正在生成前所未有的海量數(shù)據(jù)集，因此我們必須處理比以前時(shí)期更大的數(shù)據(jù)集。這正是需要AI技術(shù)的地方。與傳統(tǒng)方法相比，它對(duì)于處理大數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

第三，AI提供了從實(shí)驗(yàn)室到床邊的可解釋性連接。我們需要理解從分子到患者的全過(guò)程，跨機(jī)制鏈接反應(yīng)，并理解患者特征。AI現(xiàn)在正在變革早期階段，例如預(yù)測(cè)藥物-靶點(diǎn)相互作用。其預(yù)測(cè)可用于將知識(shí)轉(zhuǎn)移到藥代動(dòng)力學(xué)、藥效學(xué)和臨床結(jié)局，并考慮特殊人群或人群狀況。這種整合可以實(shí)現(xiàn)從分子水平到患者水平的連接。這也是使用AI的最大機(jī)遇，因?yàn)檫@一過(guò)程對(duì)于能夠?qū)⒆灾鲗?shí)驗(yàn)室與物理AI結(jié)合以進(jìn)行新藥發(fā)現(xiàn)和精準(zhǔn)醫(yī)療至關(guān)重要。

簡(jiǎn)而言之，AI在發(fā)現(xiàn)模式方面具有卓越技能，而傳統(tǒng)定量藥理學(xué)在闡明患者狀況或精準(zhǔn)醫(yī)療以優(yōu)化劑量和生物學(xué)合理性方面表現(xiàn)優(yōu)異。兩個(gè)領(lǐng)域的融合前景光明。

盡管存在這些機(jī)遇，要進(jìn)一步發(fā)展這些技能也面臨許多挑戰(zhàn)。

第一個(gè)挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)質(zhì)量和偏差。AI在幻覺以及基于數(shù)據(jù)集訓(xùn)練方面存在局限性。然而，數(shù)據(jù)集是開發(fā)足夠模型以應(yīng)用于臨床環(huán)境的起點(diǎn)。我們必須了解并保證數(shù)據(jù)集質(zhì)量，以構(gòu)建好的AI模型以及科學(xué)間的良好整合。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是增強(qiáng)可解釋性。您可能已經(jīng)知道，臨床醫(yī)生和監(jiān)管科學(xué)研究人員的態(tài)度非常保守。他們對(duì)在臨床中應(yīng)用新技能猶豫不決，因?yàn)橐焕劳霭咐赡軐?dǎo)致重大的社會(huì)問題。醫(yī)生、臨床醫(yī)生、監(jiān)管科學(xué)家都很保守，關(guān)注控制副作用以滿足此類限制。將AI與定量藥理學(xué)結(jié)合，我們確實(shí)增強(qiáng)了可解釋性的能力，因?yàn)锳I基于黑箱理論。盡管預(yù)測(cè)良好且合適，但如果模型缺乏可解釋性，臨床醫(yī)生和監(jiān)管科學(xué)家仍會(huì)猶豫是否應(yīng)用。這是第二個(gè)挑戰(zhàn)，即增強(qiáng)AI模型的可解釋性，以闡釋科學(xué)、文獻(xiàn)并使其在臨床環(huán)境中良好運(yùn)作。

第三是工作流程的整合。藥物發(fā)現(xiàn)和精準(zhǔn)醫(yī)療的過(guò)程涉及眾多科學(xué)家。生物科學(xué)家需要理解臨床醫(yī)生或醫(yī)生所說(shuō)，醫(yī)生或臨床醫(yī)生以及監(jiān)管科學(xué)家也需要理解生物科學(xué)家的工作和知識(shí)。精準(zhǔn)醫(yī)療或藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程涉及許多科學(xué)家、許多科學(xué)領(lǐng)域和許多研究人員。因此，我們必須無(wú)障礙地相互連接；平臺(tái)和框架需要良好運(yùn)作，確保研究人員間的公平協(xié)作。所以，AI與定量藥理學(xué)整合的最后一個(gè)挑戰(zhàn)是關(guān)于將其整合到工作流程中，以實(shí)現(xiàn)無(wú)邊界應(yīng)用，即使研究人員或臨床醫(yī)生的知識(shí)有限。

《藥學(xué)瞭望》： 從學(xué)術(shù)研究的角度來(lái)看，您認(rèn)為定量藥理學(xué)在未來(lái)五年最有可能在哪個(gè)具體臨床領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展？

Hwi-yeol Yun教授：定量藥理學(xué)覆蓋廣泛的疾病領(lǐng)域，以改善合理性與可解釋性、劑量?jī)?yōu)化和藥物發(fā)現(xiàn)。如果我必須選擇一個(gè)具體領(lǐng)域，我建議是感染性疾病。

首先，該領(lǐng)域緊迫的臨床需求具有高度優(yōu)先性。例如，五年前我們經(jīng)歷了大流行，這表明感染性疾病如何影響我們的整個(gè)生活。由于那段經(jīng)歷，以及患者的高變異性，我將此領(lǐng)域置于優(yōu)先位置。

正如我前面提到的，定量藥理學(xué)和AI可以將變異性轉(zhuǎn)化為可解釋性。感染性疾病的特點(diǎn)是藥物在患者間變異性高，死亡率也差異很大。有些患者癥狀輕微，而其他患者可能因相同細(xì)菌引起的相同感染而死亡。這種變化與患者狀況、治療以及許多其他可能影響結(jié)局的情況有關(guān)。感染性疾病在結(jié)局上表現(xiàn)出顯著的變異性。許多醫(yī)院已經(jīng)擁有量化藥物濃度和檢查感染性疾病結(jié)局的基礎(chǔ)設(shè)施。因此，在醫(yī)院具備良好基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，很容易直接在患者中應(yīng)用。

我之所以認(rèn)為感染性疾病將是早期應(yīng)用領(lǐng)域的最后一個(gè)原因是，抗生素耐藥性問題是一個(gè)全球性問題。細(xì)菌耐藥性需要在國(guó)家層面進(jìn)行控制，因?yàn)榭咕幬锸强刂聘腥拘约膊〉淖詈笫侄巍＿@意味著即使我們有藥物，也需要控制細(xì)菌對(duì)藥物產(chǎn)生耐藥性。這就是我選擇感染性疾病作為未來(lái)方向的原因。突破性技能可以使這成為現(xiàn)實(shí)。

患者到醫(yī)院接受特定治療。當(dāng)他們進(jìn)入醫(yī)院，臨床醫(yī)生或藥劑師將在第一天內(nèi)為該患者確定合適的給藥方案和治療。這一過(guò)程可以自動(dòng)執(zhí)行，由AI和定量藥理學(xué)支持，物理AI設(shè)備也支持診斷或貢獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)值。藥劑師和醫(yī)生從自主物理AI平臺(tái)獲取報(bào)告，為患者驗(yàn)證結(jié)果，無(wú)障礙地相互溝通，并向患者解釋，例如為什么您在接受這種治療。他們還可以基于生成的建議，與其他領(lǐng)域的醫(yī)療保健專業(yè)人員（如生物學(xué)領(lǐng)域）溝通。這是我們醫(yī)療保健系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向的一個(gè)愿景。

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