未來20年的健康“劇本”，AI已經幫你擬好了… | 新聞串燒

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內容提要

1. 人工智能新進展 |一款經過40萬人數(shù)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(fā)團隊另取190萬人健康數(shù)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(fā)現(xiàn) |科學家通過對細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生物打印領域涌現(xiàn)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(shù)據，然后它就能預測你未來(可遠至數(shù)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(fā)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(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)據科學家莫里茨·格爾斯通(Moritz Gerstung)致力于開發(fā)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(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)據集的40萬人數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)據訓練，生成統(tǒng)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(shù)及吸煙飲酒等健康相關習慣參數(shù)，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(shù)疾病，它的預測準確度都達到或超越了現(xiàn)有單病種風險評估模型的表現(xiàn)；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(yōu)越。

此外，對于進展模式有規(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。

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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(jié)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(fā)現(xiàn)，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(tǒng)衰老的主要驅動因素，而免疫系統(tǒng)老化會加速整個機體的衰老。

根據考克斯與同事8月發(fā)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(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)象。當然，實驗不只設計讓T細胞面對雷帕霉素，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(shù)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?？伎怂箯娬{：“我們已證實它在低劑量下無害，這點至關重要?！?/p>

此外，她與同事都相信，解決免疫系統(tǒng)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(xiàn)，如皮膚老化——它切實減少了人類皮膚的衰老標志物。

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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。但這種方法不僅導致顯著疤痕問題，也難以幫助皮膚恢復原本的功能狀態(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(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(yǎng)，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(xiàn)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(yǎng)多少細胞用以創(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(tài)；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(fā)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(yǎng)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。

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