過去的半個(gè)世紀(jì)，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展大大降低了人類的死亡率。伴隨著壽命延長，老齡化卻帶來了沉重的疾病負(fù)擔(dān)。結(jié)合全球人口老齡化趨勢，我們不僅希望長壽，更需要預(yù)防和治療衰老帶來的各種疾病。
近年來，人工智能（AI）在許多領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步，也為生物醫(yī)學(xué)帶來了突破性的工具。人工智能在抗衰老研究領(lǐng)域的最新應(yīng)用，將如何為我們帶來更加健康長壽的未來？近日，《自然》旗下專注于衰老研究的新刊Nature Aging發(fā)表了一篇相關(guān)專家的評論文章。
文章通訊作者是Buck老齡化研究所（The Buck Institute for Research on Aging）的Alex Zhavoronkov博士，他也是人工智能新藥研發(fā)企業(yè)Insilico Medicine的CEO。另兩位作者，一位是Evelyne Bischof博士，現(xiàn)任上海健康醫(yī)學(xué)院副教授，她關(guān)注的主要領(lǐng)域包括人工智能和數(shù)字醫(yī)療；另一位是中國讀者十分熟悉的李開復(fù)博士。
讓AI理解衰老
衰老是許多疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素，影響到全身器官。這也是隨著年齡增長，一個(gè)人身上常會同時(shí)出現(xiàn)多種慢性病的原因。比起預(yù)防或治療某一種疾病，在機(jī)體水平上以衰老為治療目標(biāo)進(jìn)行干預(yù)，可以更大程度延長平均預(yù)期壽命。
評估和監(jiān)測人的老化程度，正是AI可以大展身手的地方。這是因?yàn)?，理解衰老需要對許多不同類型的數(shù)據(jù)集進(jìn)行縱向監(jiān)測，例如血液檢測數(shù)據(jù)或基因表達(dá)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集在人的生命過程中變化緩慢，在不同人群中又有著明顯的差異，涉及數(shù)百萬的參數(shù)。
AI具備強(qiáng)大的計(jì)算能力，擅長在海量縱向數(shù)據(jù)中查找復(fù)雜模式，基于不同類型的生物數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，從而提前預(yù)測老化因素，甚至提出糾正方案。
深度學(xué)習(xí)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用（圖片來源：參考資料[1]）
自2014年以來，在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)取得了很多進(jìn)展。現(xiàn)在，AI在圖像識別、知識測驗(yàn)、視頻游戲、語言翻譯等多種任務(wù)上的表現(xiàn)堪比人類專家，甚至更好。
更重要的是，深度生成式強(qiáng)化學(xué)習(xí)已經(jīng)成功地運(yùn)用于多個(gè)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，從藥物發(fā)現(xiàn)到預(yù)測臨床試驗(yàn)結(jié)果和個(gè)體化醫(yī)療。
利用縱向數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN），理解衰老與疾病的關(guān)系
基于AI的“衰老時(shí)鐘”
利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，科學(xué)家們現(xiàn)在建立了“深度衰老時(shí)鐘（deep aging clock）”，用于評估一個(gè)人的生理年齡（biological age）。
生理年齡由一系列生物標(biāo)記物的指標(biāo)組成，比如從血液分析中提取的相關(guān)數(shù)據(jù)。比起實(shí)際年齡（chronological age），生理年齡能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測一個(gè)人的健康狀態(tài)、疾病或死亡率。測量和追蹤這些指標(biāo)，也可以反映出在采取干預(yù)措施或改變生活方式后，一個(gè)人的致老、致死風(fēng)險(xiǎn)有什么變化。
因此作者們指出，像深度衰老時(shí)鐘這類由AI技術(shù)提供支持的工具，應(yīng)該成為未來醫(yī)生的常備工具，以便為患者定制個(gè)體化的健康方案，促進(jìn)長壽。
讓“長壽醫(yī)學(xué)”造福更多人
研究文章提出，有了AI技術(shù)的助推，未來的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中應(yīng)當(dāng)有專門以促進(jìn)健康長壽為目標(biāo)的“長壽醫(yī)學(xué)”分支，包括發(fā)現(xiàn)針對特定個(gè)體的藥物靶點(diǎn)，量身定制防止衰老的干預(yù)措施，通過識別老化與長壽的生物標(biāo)志物加強(qiáng)衰老相關(guān)疾病的研究，識別出可以在生理或認(rèn)知等各方面減緩甚至逆轉(zhuǎn)衰老的方法。
幾位專家也沒有忽視“健康平等”的問題。很多人或許會設(shè)想，隨著長壽醫(yī)學(xué)的發(fā)展，未來是不是只有富人才能享受健康長壽。但作者認(rèn)為，像可穿戴設(shè)備、深度衰老時(shí)鐘等以AI技術(shù)為基礎(chǔ)的工具將會成為便捷、經(jīng)濟(jì)的手段。就像基因檢測變得越來越“親民”一樣，各種成像技術(shù)、“組學(xué)”檢測等精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)，很有可能出現(xiàn)同樣的發(fā)展。
三位專家在文章最后總結(jié)說，基于AI技術(shù)的長壽醫(yī)學(xué)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)階段有了迅速的發(fā)展，現(xiàn)在，是時(shí)候結(jié)合科學(xué)家、醫(yī)生、監(jiān)管部門以及醫(yī)藥公司、投資界等多方力量，將其轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐，為更多的患者和健康個(gè)體帶來新的長壽方案。
來源：康德科學(xué)
