美國(guó)斯坦福大學(xué)、基因泰克制藥公司和陳-扎克伯格基金會(huì)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在發(fā)表于最新一期《細(xì)胞》雜志的論文中指出，鑒于人工智能(AI)的最新進(jìn)展，以及關(guān)于人類生物學(xué)的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已達(dá)到關(guān)鍵量級(jí)，科學(xué)界迎來(lái)了一個(gè)“前所未有的機(jī)遇”，可以利用AI來(lái)創(chuàng)建虛擬人類細(xì)胞。這種細(xì)胞將能夠代表和模擬人類生物分子、細(xì)胞乃至最終組織和器官的精確行為。
這種合成細(xì)胞模型將使人們更深入地理解健康人類細(xì)胞工作中化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)，以及其他力量和過(guò)程的復(fù)雜相互作用，并揭示導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙或死亡的疾病的根本原因。
論文稱，也許更令人期待的是，AI虛擬細(xì)胞還將使科學(xué)家能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而無(wú)需在活體細(xì)胞和生物體上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種能力將拓展人類對(duì)人體生物學(xué)的認(rèn)知，加速新藥研發(fā)和新療法出現(xiàn)。
借助AI虛擬細(xì)胞，癌癥生物學(xué)家可以模擬某些突變?nèi)绾螌⒔】导?xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒约?xì)胞，微生物學(xué)家能夠預(yù)測(cè)病毒對(duì)感染細(xì)胞乃至宿主身體的影響，醫(yī)生能在患者的“數(shù)字孿生體”上測(cè)試治療方法，從而加速實(shí)現(xiàn)人們期待已久的更快速、更經(jīng)濟(jì)、更安全的個(gè)性化醫(yī)療目標(biāo)。
然而，論文表示，要想獲得成功，AI虛擬細(xì)胞需要實(shí)現(xiàn)3個(gè)目標(biāo)：首先，它必須使研究人員能夠創(chuàng)建跨物種和細(xì)胞類型的通用表征;其次，它必須準(zhǔn)確預(yù)測(cè)細(xì)胞功能、行為和動(dòng)態(tài)，并理解細(xì)胞機(jī)制;最后，AI虛擬細(xì)胞還要能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)假設(shè)并指導(dǎo)數(shù)據(jù)收集，從而以遠(yuǎn)低于當(dāng)前的成本和速度擴(kuò)展虛擬細(xì)胞的能力。
論文認(rèn)為，AI在科學(xué)界開創(chuàng)了一個(gè)擁有可預(yù)測(cè)、可生成、可查詢工具的時(shí)代。但實(shí)現(xiàn)AI虛擬細(xì)胞絕非易事，需要遺傳學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的全球開放科學(xué)合作。
該論文提議，全球?qū)W術(shù)界、工業(yè)界和非營(yíng)利組織等全球利益相關(guān)方之間密切合作，共同創(chuàng)建世界首個(gè)AI虛擬細(xì)胞。但論文也警告稱，進(jìn)行任何有關(guān)AI虛擬細(xì)胞的工作都有一個(gè)前提，即所得模型將不受限制地向整個(gè)科學(xué)界開放。
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