馬年開門紅！正月初三，交大連發兩篇Nature！

策馬揚鞭啟新程

科研前沿結碩果

今日，國際頂級學術期刊Nature

同期發表了

人工智能學院、醫學院附屬新華醫院

以及

醫學院松江研究院、醫學院附屬新華醫院

聯合其他單位的

兩項重磅研究成果

分別在罕見病AI診斷

神經發育疾病基因治療領域

實現世界性突破！

1 全球首個醫學循證推理智能體

破解罕見病診斷難題

北京時間今日凌晨，國際頂級學術期刊《自然》（Nature）在線發表了上海交通大學人工智能學院與醫學院附屬新華醫院聯合團隊的重磅成果——”An agentic system for rare disease diagnosis with traceable reasoning“。同期《自然》（Nature）還在News&views版塊中發表針對上述成果的專文評論“Al succeeds in diagnosing rare diseases”，文章指出DeepRare在臨床診斷應用和AI通用技術方面都做出了非常重要的貢獻。轉化醫學領域的領軍人物、數字醫療泰斗、美國斯克里普斯研究轉化研究所（Scripps Research）所長Eric Topol也第一時間推薦，將DeepRare視作Agentic AI在醫學領域的優秀范例。

技術突破

從“黑盒”到“透明”的Agentic AI

該研究由上海交通大學人工智能學院張婭教授、謝偉迪副教授與醫學院附屬新華醫院孫錕教授、余永國教授領銜，協同多方科研力量共同攻關完成。針對罕見病“確診難、漏診率高”的全球性難題，團隊提出了全球首個智能體式罕見病循證推理診斷系統DeepRare。

系統創新性地采用了“中樞-分身”架構，在以下三個維度實現了對傳統醫學AI的代際超越：

DeepRare系統推理架構圖

1. 全域鏈接，知識即服務：DeepRare打破了數據孤島，實時鏈接并整合了海量醫學文獻知識庫與真實臨床病例數據。它超越了單純的信息檢索，實現了對醫學知識的深度理解與內化，相當于為每一次診斷都調動了全球最頂尖的醫學知識儲備。

2. 深度思考，拒絕“直覺”：不同于傳統AI的“快思考（模式匹配）”，DeepRare具備了類似人類醫生的“慢思考（System 2）”能力。它能主動提問以補充缺失信息，通過“假設-驗證-自我反思”的迭代循環，對診斷線索進行反復推敲，從而修正潛在的邏輯漏洞。

3. 白盒推理，全程可溯：針對AI醫療最大的“信任危機”，DeepRare實現了全流程的循證推理。系統生成的每一個診斷結論，都可溯源——附帶一條清晰、完整的證據鏈條，讓醫生不僅知道“是什么”，更清楚“為什么”。

數據實證

表型篩查性能跨越式提升

綜合診斷刷新紀錄

DeepRare展現了極具彈性的臨床診斷能力，尤其在純表型診斷上取得了顛覆性突破。

論文數據顯示，在僅提供患者臨床表型信息而不包含基因數據的情況下，DeepRare展現出了驚人的“表型解碼”能力。其表型診斷的首位準確率（Recall@1）達到 57.18%。這一數據具有里程碑意義——它比此前該領域的國際最佳模型提升了23.79個百分點，徹底改變了過去“不測基因就難確診”的困境，為基層醫院的快速篩查提供了強有力的工具。在回顧性人機對比實驗中，DeepRare 在診斷召回率上超越了具有十年臨床經驗的罕見病專科醫生，成為首個在該指標上優于醫生的罕見病診斷方法。

HPO表型輸入場景上15種方法在所有數據集的平均性能

而當引入基因測序數據后，DeepRare的效能更是如虎添翼。在多模態數據的加持下，其在復雜病例中的綜合首位診斷準確率（Recall@1）一舉突破70.6%，顯著優于目前國際通用的Exomiser工具（53.2%）。

此外，經新華醫院專家團隊驗證，DeepRare生成的具備完整證據鏈的推理報告，獲得了人類專家95.4% 的高度認可，真正做到了“有理有據”。

DeepRare在各個身體系統上的性能曲線

應用落地

匯聚全球1000+專業用戶

好的技術，不能只停留在紙面上。事實上，DeepRare的應用落地早已先行一步，并成功跑通了“在線平臺、院內質控、產業賦能”三位一體的轉化路徑。

DeepRare罕見病在線診斷平臺

基于該成果的DeepRare罕見病在線診斷平臺（https://deeprare.cn/）已于2025年7月26日正式上線。項目團隊透露，平臺上線短短半年，已展現出強大的全球影響力。截至發稿前，DeepRare已吸引了超過1000名專業用戶注冊使用，覆蓋全球600多家醫療及科研機構。從中國的三甲醫院到歐美的頂尖實驗室，DeepRare正在成為全球醫生手中的罕見病“聽診器”。

在新華醫院，DeepRare 已完成院內部署并進入緊張的內測階段。不同于輔助診斷，它在院內更像是一個嚴謹的“數字質控員”，即將正式用于全院罕見病診療的質控流程。它能幫助醫生在復雜的診療中查漏補缺，守住診斷的“安全底線”，確保每一位患者都能得到最周全的評估。

此外，在產業落地端，科研轉化團隊正與國內多家頭部基因檢測機構展開深度合作 。過去，基因測序公司給出的報告往往高度依賴稀缺的人工專家進行解讀，效率低且成本高 。如今，通過標準的API接入DeepRare系統，第三方機構可自動化生成高精度的臨床解讀報告，成功跨越了從基因數據到臨床解讀的“認知壁壘”，讓精準醫療的成果普惠更多罕見病家庭。

未來展望

啟動“萬人驗證”全球公益計劃

這一突破性成果，是交大與新華醫院長期堅持“醫工交叉”戰略的典型范例。

為了將這一“中國方案”推廣至全世界，聯合團隊正全面深化與全球頂尖醫療及科研機構的戰略合作，并正式啟動“萬人臨床驗證計劃”。團隊計劃在未來半年內，依托廣泛的國際多中心合作網絡，完成數萬例疑難罕見病的真實世界臨床驗證。“我們不僅是在驗證算法，更是在與全球同仁一道，編織一張跨越國界的智能診斷網，用AI為被遺忘的少數派縮短確診的漫漫長路。”項目負責人表示。

Nature 同期專文評述

不僅是醫療突破

更提供了通用的 AI 新范式

與正刊論文同步上線的，還有《自然》（Nature）特邀西澳大利亞大學學者Timo Lassmann撰寫的專文評論（News & views）。

文章指出DeepRare 最重要的兩點意義：第一，打破AI臨床診斷的“黑盒”，以完整可信的推理過程贏得了醫學界的信任。第二，構建了“實時知識檢索+自我反思迭代”的AI通用技術，為需要復雜邏輯推理的領域提供了共通的“解題思路”。

轉化醫學領域的領軍人物、數字醫療泰斗、美國斯克里普斯研究轉化研究所（Scripps Research）所長Eric Topol也第一時間推薦，將DeepRare視作Agentic AI在醫學領域的優秀范例。

該項目得到了科技創新2030—“新一代人工智能”重大項目、上海市科學智能“百團百項”專項、上海市科委人工智能科技支撐專項項目支持。

掃碼進入DeepRare罕見病在線診斷平臺

論文鏈接

www.nature.com/articles/s41586-025-10097-9

PDF版下載鏈接

https://rdcu.be/e4A5S

重磅預告

2月28日將于上海交通大學徐匯校區舉行醫學循證推理智能體前沿技術論壇暨DeepRare成果發布會，詳情請點擊以下鏈接：

2 腦內精準基因編輯

為神經發育疾病治療點亮曙光

上海交通大學醫學院松江研究院仇子龍教授，上海交通大學醫學院附屬新華醫院李斐教授、楊侃副研究員團隊聯合復旦大學腦科學轉化研究院程田林研究員團隊和中國科學院分子細胞科學卓越創新中心李勁松院士團隊，聚焦由CHD3基因突變導致的Snijders Blok–Campeau綜合征（SNIBCPS）這一典型神經發育性疾病，實現了腦內基因位點的精準“修錯”，為自閉癥等神經發育疾病的基因治療帶來突破性進展。

研究團隊首先針對CHD3-R1025W熱點高頻突變，構建了復刻患者核心癥狀的人源化突變小鼠模型，為治療研究搭建精準的“疾病模擬平臺”；并創新性設計新型腺嘌呤堿基編輯器TeABE，這款“基因工匠”可精準識別并將突變的A?T堿基對修復為正常的G?C堿基對，與傳統技術相比，全程無DNA雙鏈斷裂風險，大幅降低基因組紊亂風險。經細胞水平多輪篩選，團隊鎖定了編輯效率最高、脫靶效應最低的sgRNA與編輯器組合，通過尾靜脈注射將其送入突變小鼠體內后，編輯器成功抵達小鼠多個腦區實現靶向修復，且旁觀者效應極低。隨著小鼠體內CHD3蛋白水平顯著恢復，其社交回避、認知遲鈍、運動不協調等行為異常得到顯著改善，在三箱社交、新物體識別、巴恩斯迷宮等實驗中均恢復正常表現。

為筑牢臨床轉化的安全防線，團隊通過GUIDE-seq技術全基因組排查脫靶位點，結果顯示人類細胞中潛在脫靶位點編輯率均低于1%，小鼠腦中該數值更低；同時對次要突變開展功能驗證，確認其不影響CHD3蛋白正常功能。更重要的是，團隊在非人靈長類（獼猴）模型中開展鞘內注射AAV9-TeABE實驗，成功檢測到明確的堿基編輯活性，驗證了該技術的跨物種應用可行性，為后續臨床試驗積累了充足前期數據。

新華醫院團隊深耕兒童神經發育障礙領域二十余年，致力于其遺傳及環境病因的基礎到臨床轉化研究。李斐教授團隊聚焦基因精準編輯在《Nature》發表重磅成果的同時，還在環境病因研究方面有所突破，近期牽頭完成的“神經發育障礙的生命早期環境風險因素識別和防控體系建立與推廣”項目，在2025年中華醫學科技獎評選中獲醫學科學技術獎一等獎。圍繞兒童神經發育障礙領域的系列豐碩成果，將為該病的精準治療開辟新路徑。

上海交通大學醫學院附屬新華醫院楊侃副研究員、復旦大學腦科學轉化研究院博士后李維克、上海交通大學醫學院松江研究院博士研究生耿一嘯、山東大學齊魯醫院小兒內科博士后張淑倩、中國科學院分子細胞科學卓越中心博士研究生程艷波、云南大學醫學院吳詩昊副研究員為論文的共同第一作者，上海交通大學醫學院附屬新華醫院楊侃副研究員、李斐教授、復旦大學腦科學轉化研究院程田林研究員、上海交通大學醫學院松江研究院仇子龍教授為論文的共同通訊作者。中國科學院分子細胞科學卓越中心李勁松院士團隊與上海交通大學醫學院附屬松江醫院都愛蓮主任團隊對研究給予了指導與大力支持。本研究得到了國家科技重大專項，國家自然科學基金、科技部科技創新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目、上海市科學技術委員會、上海市高水平地方高校創新團隊、上海市衛生健康委員會、中科院青年創新促進會、上海交通大學醫學院附屬新華醫院“學科攀峰計劃”等資助。

來源：人工智能學院 醫學院

編輯：周欣怡

責任編輯：陳晨