論醫(yī)療人工智能的未來：自主修復

柳奕誠 宋欣陽 李宗友

摘要：現(xiàn)階段人工智能醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和應(yīng)用已初具規(guī)模，但主要運用于提升醫(yī)療的便利性，并未從根本上改變醫(yī)療的實質(zhì)技術(shù)。面對“不治之癥”的挑戰(zhàn)，關(guān)于機體與生俱來的“自主修復”潛能的激發(fā)，或?qū)⒃谌斯ぶ悄艿膮f(xié)助下成為現(xiàn)實。本文從醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)壁壘、中醫(yī)與“自主修復”、CRISPR與干細胞研究進展及未來醫(yī)療與人工智能技術(shù)的碰撞4個方面展開，探討醫(yī)療人工智能“自主修復”的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：人工智能;醫(yī)療;自主修復;中醫(yī)

中圖分類號：R2-05??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1005-5304（2019）06-0010-04

Abstract： At present， the development and application of artificial intelligence medical network has begun to take shape， but it is mainly used to improve the convenience of medical care， and has not fundamentally changed the substantive technology of medical care. In the face of the challenge of “incurable disease”， the inspiration of the bodys inherent “self repair” potential will become a reality with the help of artificial intelligence. This article explored the development trend of medical artificial intelligence “self repair” from four aspects： medical network barriers， TCM and “self repair”， research progress of CRISPR and stem cells， and future collisions between medical and artificial intelligence technology.

Keywords： artificial intelligence; medicine; self repair; TCM

醫(yī)療人工智能作為人工智能分支，在“互聯(lián)網(wǎng)+”、云網(wǎng)絡(luò)搭建的基礎(chǔ)上，以構(gòu)筑終端與網(wǎng)絡(luò)為一體的醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)體系，使得被固有形態(tài)束縛的醫(yī)院診斷模式核心職能得以無限放大。在人工智能帶來極大機遇的當下，生物、基因等生命科學領(lǐng)域的研究者應(yīng)抓住契機，使人工智能研究中的衍生產(chǎn)品得以運用到相關(guān)實驗中，拓展研究者的探究維度，揭示人體的醫(yī)療潛能。

1? 醫(yī)學網(wǎng)絡(luò)壁壘

醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)是指基于云網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來的智能化診療體系，目前市場已有一定的雛形產(chǎn)品，如道生、祉云等云端自動診療系統(tǒng)，同時，機器學習和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)使醫(yī)療人工智能的性能大幅提升。然而，醫(yī)療人工智能的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和自動化診療有無法避免的短板。以高血壓病為例，現(xiàn)代醫(yī)學認為，高血壓以體循環(huán)動脈壓升高為主要特點，常伴有器官或功能損害，其中發(fā)病率最高的原發(fā)性高血壓的病因至今仍較為模糊，只能依賴降壓藥或調(diào)整生理習慣來避免器質(zhì)性病變[1]。對其病源的根除，是眾多研究者傾力研究的方向。癌癥、肉瘤作為“不治之癥”的代表，現(xiàn)代醫(yī)學認為此兩者分別是上皮組織、間葉組織的原位癌浸潤基底膜造成的惡性疾病，從細胞學角度觀察，是由于正常細胞在基因水平上發(fā)生變異，引起細胞喪失成熟能力，導致克隆性異常增生[2]。為了解決這一難題，探索“自主修復”將可能作為一種趨勢被提上時代的舞臺。

2? 中醫(yī)與“自主修復”

《素問·上古天真論篇》云：“女子……七七任脈虛，太沖脈衰少，天癸竭，地道不通，故形壞而無子也;男子……七八肝氣衰，筋不能動，天癸竭，精少，腎藏衰，形體皆極，八八，則齒發(fā)去?！苯沂救梭w隨著年齡推進而無法避免的衰老。

中國古人對突破這一局限的觀點不僅停留于想象，更將實現(xiàn)途徑落實到具體的事物。最早從《山海經(jīng)》入手，可覓得“仙藥”的蹤跡。從草本至金石，其中最具“自主修復”色彩的藥物要數(shù)“聚肉”，書中云“聚肉，形如牛肝，有兩目也。食之無盡，尋復更生如故”，意思是它不僅能實現(xiàn)“自主修復”，還有用之不竭的特性，在書中與聚肉并列的還有“甘露”“珠樹”等。除珍貴的草本藥材，礦石、金屬常見于歷代帝王的長生不老藥。目前對中藥、古方的藥理探究已逐漸成為熱點。

“自主修復”的實現(xiàn)途徑可從抗衰老入手。從保持細胞、組織、器官活性的角度，維持機體免疫、代謝能力，甚至通過活性成分刺激相應(yīng)蛋白，使機體得以實現(xiàn)長久的“自主修復”能力。近年有研究者對中藥干預衰老分子機制展開探討，如端粒學說、非酶糖基化學說、自噬學說等。

端粒學說認為，端?？s短[3]、端粒酶活性降低[4]、端粒鋅指蛋白的結(jié)合[5]是導致衰老的可能誘因。馬麗杰等[6]發(fā)現(xiàn)鎖陽多糖可延長衰老小鼠端粒長度，延緩衰老。Yu等[7]發(fā)現(xiàn)天升元口服液可明顯增強造血干細胞端粒酶的活性。

非酶糖基化學說認為，肌膚彈性、色素沉淀、血管彈性等易感知的衰老現(xiàn)象其機制是還原糖和生物大分子生成晚期糖基化終產(chǎn)物。李敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，黃連多糖對糖基化反應(yīng)的3個階段有抑制作用，且多糖的無毒、廉價特性使其具有應(yīng)用潛力;劉文艷等[9]研究發(fā)現(xiàn)，中藥復方能改善動物模型的過氧化狀態(tài)。

自噬學說是基于機體自我保護所衍生出的觀點。當造血干細胞失去自噬能力時，會表現(xiàn)出線粒體累積、代謝水平升高、再生能力降低等老化現(xiàn)象[10]。黃可等[11]研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草可延緩糖尿病模型大鼠腎臟衰老。王雪等[12]研究發(fā)現(xiàn)，人參三七川芎醇提物可促進衰老內(nèi)皮細胞自噬體的產(chǎn)生及自噬蛋白的表達。

除作用機制外，研究人員還對前人的驗方效方深入挖掘，探索其臨床效用。如針對慢性創(chuàng)面，中醫(yī)認為其病機是陰陽兩虛，氣化不調(diào)，致使腐、毒淤積，治療當遵“托毒生肌”之法。生肌玉紅膏源自《外科正宗》，由白芷、甘草、當歸等藥物配伍而成。李旗等[13]研究發(fā)現(xiàn)，該藥不僅可加快糖尿病小鼠模型傷口愈合，還實現(xiàn)了差異基因的調(diào)控表達。劉進中等[14]發(fā)現(xiàn)該藥對肛瘺術(shù)后患者傷口愈合療效較好。王平東[15]通過對48例糖尿病足潰瘍患者治療，認為生肌玉紅膏對創(chuàng)口愈合有顯著療效。

3? CRISPR和干細胞

CRISPR是實現(xiàn)基因編輯的一種策略[16]，是在細菌與病毒斗爭的歷程中逐步進化而來的?？茖W家們利用這一項策略，結(jié)合日益精進的技術(shù)手段，對目標DNA進行加工。而這一策略的可行性源于CRISPR，可作用于多數(shù)物種。關(guān)于靶向和編輯RNA的研究，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Cas13a[17]與Cas13b[18]兩類功能相近的Cas酶，除作為靶向性RNA酶，還能實現(xiàn)對RNA更精準、更高效的暫時性操控，對目標進行調(diào)控。它們允許研究人員高通量地操作RNA，并拓展至更多生物過程的研究。在基因編輯系統(tǒng)中需要對失誤進行規(guī)避，可將失誤理解為“脫靶”。有研究團隊提出，在構(gòu)成化膿性鏈球菌酶的1400個氨基酸中，改變3個氨基酸即可實現(xiàn)“脫靶”的減少，達到無法被現(xiàn)有設(shè)備檢測的等級[19]。

干細胞是一種具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下可分化為多種功能細胞，根據(jù)其發(fā)育階段與潛能又有多種類別。干細胞具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，亦稱“萬能細胞”。其中最具有研究潛力是多功能干細胞[20]，它可分化為體內(nèi)所有細胞，進而形成組織、器官。然而，科學家很少能誘導它們轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的細胞類型，從而限制了其進一步運用。有研究表明，miR-34a可限制干細胞，而去除miR-34a，就能解除這種限制的相關(guān)表達，同時還發(fā)現(xiàn)了一條比細胞核移植技術(shù)效率更高的分子途徑[21]。這一系列發(fā)現(xiàn)為干細胞的運用帶來了諸多的可能，并提供了了推動干細胞研究的切入點。

4? 醫(yī)療與人工智能技術(shù)的碰撞

基于目前的技術(shù)，可通過基因編輯醫(yī)療與人工智能技術(shù)的碰撞與干細胞的交叉運用實現(xiàn)“自主修復”。在搭載醫(yī)療人工智能系統(tǒng)的背景下，未來醫(yī)療艙將作為理想的載體，扮演分析、決策、調(diào)控等諸多角色（見圖1），實現(xiàn)干細胞的運用[22]。

在融合以上技術(shù)后，人工智能可根據(jù)搭載的尖端檢測技術(shù)監(jiān)測患者實時生理變化，把握干細胞修復時的人體動態(tài)，相應(yīng)地調(diào)整化學試劑以滿足修復中不同階段的需求。目前已研發(fā)出一種氘代謝成像可實時追蹤人體葡萄糖等能量物質(zhì)的詳細信息，盡管目前僅用于提示藥物治療腫瘤對代謝水平的影響，但其實用性和前瞻性將對未來監(jiān)測技術(shù)有所啟迪[23]。

有關(guān)人體信息的數(shù)據(jù)集發(fā)展已初具規(guī)模，且逐漸增長[24]。盡管目前主要集中在影像學領(lǐng)域，但相信隨著時間的推移，數(shù)據(jù)集類型將更為豐富多樣，為干細胞應(yīng)用提供大數(shù)據(jù)支持。

“自主修復”醫(yī)療艙在特定儀器中完成。而植入式“醫(yī)療艙”可能會賦予人進一步“自主修復”的能力，即將上述醫(yī)療艙的干細胞、基因編輯、檢測技術(shù)等納米化，植入人體。倘若這一技術(shù)得以實現(xiàn)，將意味著人類實現(xiàn)了“自主修復”的又一次突破。

5? 討論

綜上，在醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)初具規(guī)模的時代，聯(lián)合醫(yī)療與人工智能，“自主修復”將邁上新的臺階。首先，醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的理念，是突破當前醫(yī)療的物理界限，實現(xiàn)醫(yī)療的便利性。盡管醫(yī)療技術(shù)本身也會隨之發(fā)展，但這并不是醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的根本目的，也無法為醫(yī)療技術(shù)帶來革命性顛覆。其次，生物機制的發(fā)現(xiàn)、中醫(yī)玄妙的揭秘、未知活性成分的合成，都將隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展不斷有所突破，同時新元素的注入也將為未來醫(yī)學的變革蓄能，推動“自主修復”的實現(xiàn)。最后，醫(yī)藥領(lǐng)域的持續(xù)升溫，為其政策、資金、人才保障提供了發(fā)展條件。以中醫(yī)為例，隨著國家“一帶一路”倡議的推進，越來越多的國家簽署了中醫(yī)藥合作協(xié)議，達成經(jīng)濟上的“雙贏”策略，加強互訪交流，使中醫(yī)學得到全球的關(guān)注，這些政策、資金、人才也將為未來醫(yī)療及相關(guān)人工智能的開發(fā)提供源源不斷的創(chuàng)新思維。

“自主修復”的阻力主要可能集中于以下兩個方面。首先，“自主修復”進入市場之前的臨床評估。眾所周知，一款新藥的上市需經(jīng)歷長達數(shù)年的臨床試驗，而在未來搭載“自主修復”產(chǎn)品的背景下，制定評估的實施細則或?qū)⒈惶嵘献h題。臨床測試對象的抗拒、機體安全評估、不良反應(yīng)風險的承擔等因素都需要納入評估系統(tǒng)的考量。另外，時間跨度也是潛在因素的一環(huán)。不同于現(xiàn)代醫(yī)藥，未來的“自主修復”醫(yī)療艙涉及多企業(yè)聯(lián)動，漫長的等待可能會打擊行業(yè)整體的積極性，使研究與產(chǎn)品開發(fā)停滯不前。其次，“自主修復”醫(yī)療艙投入市場后的療效評價。體度輕可能引發(fā)對患者人身安全的威脅，體度重或?qū)⒅苯訉е箩t(yī)療經(jīng)濟波動?？傊白灾餍迯汀钡牡缆啡沃囟肋h，其合理化、科學化、普及化需研究人員的通力合作，才能為人類智能醫(yī)療開辟全新的大陸。

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