论医疗人工智能的未来：自主修复

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　　 摘要：现阶段人工智能医疗网络的开发和应用已初具规模，但主要运用于提升医疗的便利性，并未从根本上改变医疗的实质技术。面对“不治之症”的挑战，关于机体与生俱来的“自主修复”潜能的激发，或将在人工智能的协助下成为现实。本文从医疗网络壁垒、中医与“自主修复”、CRISPR与干细胞研究进展及未来医疗与人工智能技术的碰撞4个方面展开，探讨医疗人工智能“自主修复”的发展趋势。
　　 关键词：人工智能;医疗;自主修复;中医
　　 中图分类号：R2-05    文献标识码：A    文章编号：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 body’s 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
　　 医疗人工智能作为人工智能分支，在“互联网+”、云网络搭建的基础上，以构筑终端与网络为一体的医疗网络体系，使得被固有形态束缚的医院诊断模式核心职能得以无限放大。在人工智能带来极大机遇的当下，生物、基因等生命科学领域的研究者应抓住契机，使人工智能研究中的衍生产品得以运用到相关实验中，拓展研究者的探究维度，揭示人体的医疗潜能。
　　1  医学网络壁垒
　　 医疗网络是指基于云网络发展而來的智能化诊疗体系，目前市场已有一定的雏形产品，如道生、祉云等云端自动诊疗系统，同时，机器学习和卷积神经网络的研发使医疗人工智能的性能大幅提升。然而，医疗人工智能的监控网络和自动化诊疗有无法避免的短板。以高血压病为例，现代医学认为，高血压以体循环动脉压升高为主要特点，常伴有器官或功能损害，其中发病率最高的原发性高血压的病因至今仍较为模糊，只能依赖降压药或调整生理习惯来避免器质性病变[1]。对其病源的根除，是众多研究者倾力研究的方向。癌症、肉瘤作为“不治之症”的代表，现代医学认为此两者分别是上皮组织、间叶组织的原位癌浸润基底膜造成的恶性疾病，从细胞学角度观察，是由于正常细胞在基因水平上发生变异，引起细胞丧失成熟能力，导致克隆性异常增生[2]。为了解决这一难题，探索“自主修复”将可能作为一种趋势被提上时代的舞台。
　　2  中医与“自主修复”
　　 《素问·上古天真论篇》云：“女子……七七任脉虚，太冲脉衰少，天癸竭，地道不通，故形坏而无子也;男子……七八肝气衰，筋不能动，天癸竭，精少，肾藏衰，形体皆极，八八，则齿发去。”揭示人体随着年龄推进而无法避免的衰老。
　　 中国古人对突破这一局限的观点不仅停留于想象，更将实现途径落实到具体的事物。最早从《山海经》入手，可觅得“仙药”的踪迹。从草本至金石，其中最具“自主修复”色彩的药物要数“聚肉”，书中云“聚肉，形如牛肝，有两目也。食之无尽，寻复更生如故”，意思是它不仅能实现“自主修复”，还有用之不竭的特性，在书中与聚肉并列的还有“甘露”“珠树”等。除珍贵的草本药材，矿石、金属常见于历代帝王的长生不老药。目前对中药、古方的药理探究已逐渐成为热点。
　　 “自主修复”的实现途径可从抗衰老入手。从保持细胞、组织、器官活性的角度，维持机体免疫、代谢能力，甚至通过活性成分刺激相应蛋白，使机体得以实现长久的“自主修复”能力。近年有研究者对中药干预衰老分子机制展开探讨，如端粒学说、非酶糖基化学说、自噬学说等。
　　端粒学说认为，端粒缩短[3]、端粒酶活性降低[4]、端粒锌指蛋白的结合[5]是导致衰老的可能诱因。马丽杰等[6]发现锁阳多糖可延长衰老小鼠端粒长度，延缓衰老。Yu等[7]发现天升元口服液可明显增强造血干细胞端粒酶的活性。
　　 非酶糖基化学说认为，肌肤弹性、色素沉淀、血管弹性等易感知的衰老现象其机制是还原糖和生物大分子生成晚期糖基化终产物。李敏等[8]研究发现，黄连多糖对糖基化反应的3个阶段有抑制作用，且多糖的无毒、廉价特性使其具有应用潜力;刘文艳等[9]研究发现，中药复方能改善动物模型的过氧化状态。
　　 自噬学说是基于机体自我保护所衍生出的观点。当造血干细胞失去自噬能力时，会表现出线粒体累积、代谢水平升高、再生能力降低等老化现象[10]。黄可等[11]研究发现，冬虫夏草可延缓糖尿病模型大鼠肾脏衰老。王雪等[12]研究发现，人参三七川芎醇提物可促进衰老内皮细胞自噬体的产生及自噬蛋白的表达。 　　 除作用机制外，研究人员还对前人的验方效方深入挖掘，探索其临床效用。如针对慢性创面，中医认为其病机是阴阳两虚，气化不调，致使腐、毒淤积，治疗当遵“托毒生肌”之法。生肌玉红膏源自《外科正宗》，由白芷、甘草、当归等药物配伍而成。李旗等[13]研究发现，该药不仅可加快糖尿病小鼠模型伤口愈合，还实现了差异基因的调控表达。刘进中等[14]发现该药对肛瘘术后患者伤口愈合疗效较好。王平东[15]通过对48例糖尿病足溃疡患者治疗，认为生肌玉红膏对创口愈合有显著疗效。
　　3  CRISPR和干细胞
　　 CRISPR是实现基因编辑的一种策略[16]，是在细菌与病毒斗争的历程中逐步进化而来的。科学家们利用这一项策略，结合日益精进的技术手段，对目标DNA进行加工。而这一策略的可行性源于CRISPR，可作用于多数物种。关于靶向和编辑RNA的研究，目前已经发现Cas13a[17]与Cas13b[18]两类功能相近的Cas酶，除作为靶向性RNA酶，还能实现对RNA更精准、更高效的暂时性操控，对目标进行调控。它们允许研究人员高通量地操作RNA，并拓展至更多生物过程的研究。在基因编辑系统中需要对失误进行规避，可将失误理解为“脱靶”。有研究团队提出，在构成化脓性链球菌酶的1400个氨基酸中，改变3个氨基酸即可实现“脱靶”的减少，达到无法被现有设备检测的等级[19]。
　　 干细胞是一种具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下可分化为多种功能细胞，根据其发育阶段与潜能又有多种类别。干细胞具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，亦称“万能细胞”。其中最具有研究潜力是多功能干细胞[20]，它可分化为体内所有细胞，进而形成组织、器官。然而，科学家很少能诱导它们转化为相应的细胞类型，从而限制了其进一步运用。有研究表明，miR-34a可限制干细胞，而去除miR-34a，就能解除这种限制的相关表达，同时还发现了一条比细胞核移植技术效率更高的分子途径[21]。这一系列发现为干细胞的运用带来了诸多的可能，并提供了了推动干细胞研究的切入点。
　　4  医疗与人工智能技术的碰撞
　　 基于目前的技术，可通过基因编辑医疗与人工智能技术的碰撞与干细胞的交叉运用实现“自主修复”。在搭载医疗人工智能系统的背景下，未来医疗舱将作为理想的载体，扮演分析、决策、调控等诸多角色（见图1），实现干细胞的运用[22]。
　　 在融合以上技术后，人工智能可根据搭载的尖端检测技术监测患者实时生理变化，把握干细胞修复时的人体动态，相应地调整化学试剂以满足修复中不同阶段的需求。目前已研发出一种氘代谢成像可实时追踪人体葡萄糖等能量物质的详细信息，尽管目前仅用于提示药物治疗肿瘤对代谢水平的影响，但其实用性和前瞻性将对未来监测技术有所启迪[23]。
　　 有关人体信息的数据集发展已初具规模，且逐渐增长[24]。尽管目前主要集中在影像学领域，但相信随着时间的推移，数据集类型将更为丰富多样，为干细胞应用提供大数据支持。
　　 “自主修复”医疗舱在特定仪器中完成。而植入式“医疗舱”可能会赋予人进一步“自主修复”的能力，即将上述医疗舱的干细胞、基因编辑、检测技术等纳米化，植入人体。倘若这一技术得以实现，将意味着人类实现了“自主修复”的又一次突破。
　　5  讨论
　　 综上，在医疗网络初具规模的时代，联合医疗与人工智能，“自主修复”将迈上新的台阶。首先，医疗网络发展的理念，是突破当前医疗的物理界限，实现医疗的便利性。尽管医疗技术本身也会随之发展，但这并不是医疗网络开发的根本目的，也无法为医疗技术带来革命性颠覆。其次，生物机制的发现、中医玄妙的揭秘、未知活性成分的合成，都将随着人工智能技术的发展不断有所突破，同时新元素的注入也将为未来医学的变革蓄能，推动“自主修复”的实现。最后，医药领域的持续升温，为其政策、资金、人才保障提供了发展条件。以中医为例，随着国家“一带一路”倡议的推进，越来越多的国家签署了中医药合作协议，达成经济上的“双赢”策略，加强互访交流，使中医学得到全球的关注，这些政策、资金、人才也将为未来医疗及相关人工智能的开发提供源源不断的创新思维。
　　 “自主修复”的阻力主要可能集中于以下两个方面。首先，“自主修复”进入市场之前的临床评估。众所周知，一款新药的上市需经历长达数年的临床试验，而在未来搭载“自主修复”产品的背景下，制定评估的实施细则或将被提上议题。临床测试对象的抗拒、机体安全评估、不良反应风险的承担等因素都需要纳入评估系统的考量。另外，时间跨度也是潜在因素的一环。不同于现代医药，未来的“自主修复”医療舱涉及多企业联动，漫长的等待可能会打击行业整体的积极性，使研究与产品开发停滞不前。其次，“自主修复”医疗舱投入市场后的疗效评价。体度轻可能引发对患者人身安全的威胁，体度重或将直接导致医疗经济波动。总之，“自主修复”的道路任重而道远，其合理化、科学化、普及化需研究人员的通力合作，才能为人类智能医疗开辟全新的大陆。
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