图:虚拟细胞模型可以帮助预测肿瘤细胞(如图)对实验药物的反应。\网络图片
【大公报讯】综合报道:随着人工智能(AI)技术的突飞猛进,AI虚拟细胞(AIVC)逐渐崭露头角,这类“细胞”能够在药物研发、药物试验等方面充当“虚拟病人”,大幅减少新药开发及试验的时间与成本。
AIVC就是利用AI模拟细胞行为,探索生命机制的过程。美国史丹福大学等研究团队去年年底在《细胞》杂志发文,倡议全球科学界运用AI技术打造虚拟细胞。文章指出,多尺度、多模态的大型神经网络模型,已经能够精准模拟分子、细胞和组织在不同状态下的动态行为,且效率极高。原本需要数周才能获得的实验结果,如肿瘤细胞对特定药物的反应,现在通过AIVC可快速获取。
AIVC能让研究人员在电脑虚拟环境中取代传统的活体实验。史丹福大学教授史蒂芬.奎克认为,未来的生物学研究可能90%依赖计算模拟,而非实验室操作。《美国国家科学院院刊》今年1月发文称,研究者用AI“病人”取代真实“病人”进行模拟测试。研究中,1635个“活在电脑里”的“虚拟病人”,患上了乳腺癌且癌细胞已发生转移,研究者对虚拟病人进行“治疗”,结果发现在治疗过程中,虚拟病人的病理特征及治癒过程与真实病人的数据高度一致。
专家指出,现实生活中若要进行药物试验,可能需要几千位患者试验几千种药,实施困难且成本极高;但是虚拟细胞能够在一套模型中,同时“吃”几千种药,研究者可以因此获得几千套数据,大幅降低成本。
不过,AIVC虽前景广阔,也有研究者指出,现有AIVC在预测泛化能力上存在局限,尚无法完全突破训练数据的边界,生物医学数据涉及的隐私伦理问题同样不容忽视。