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在人工智能时代，生物医药研究域正在发生范式变革。近日，上海交通大学医学院附属新华医院苏佳灿教授团队联上海大学团队，在生物材料域国际顶尖期刊《生物活材料》（Bioactive Materials）发表综述论文，次系统地提出“人工智能虚拟类器官”（AIVOs）这一前沿概念，旨在破解生物类器官面临的问题，打造与患者器官高度一致的“数字孪生”系统。

“人工智能虚拟类器官”登上《生物活材料》杂志。

所谓类器官，是利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维培养，所形成的具备一定空间结构的组织类似物。类器官的“类”字意味着，它并不是真的人体器官，但是在结构与功能上能模拟真实的器官，并能够进行长期的稳定传代培养。近年来，类器官技术成为生物医学的明星，它虽然能模拟人体组织，但也面临着批次差异大、实验成本高、难以大规模自动化这三个瓶颈。更重要的是，现有的类器官实验观测手段大多是破坏的“终点检查”，无法实现对生命过程的实时、持续监测。

为打破这些瓶颈，研究团队提出了打造“人工智能虚拟类器官”的构想。“如果你想测试一种新药对癌症患者的果，不再需要反复在病人身上试验，也不受限于实验室里培养周期长、差异大的实体类器官。”苏佳灿教授说，“未来，我们在电脑里构建一个与患者器官高度一致的虚拟类器官，千万次药物模拟测试可能只需要几分钟。”

根据构想，AIVO是一套涵盖“数据—模型—交互”三层架构的复杂数字系统，有望为每位患者提供一份可计算、可预测、可交互的“生命蓝图”。为模拟生命系统复杂的动力学过程，研究团队将目光投向生物学的小单元——细胞。如果把虚拟类器官比作一栋数字大楼，那么虚拟细胞就是建大楼的砖块。他们根据功能邯郸塑料挤出机厂家，将这些“数字砖块”细化为虚拟干细胞、虚拟功能细胞（如免疫细胞、代谢细胞）和虚拟肿瘤细胞。

引入“人工智能虚拟细胞”（AIVCs）架构后，AIVO系统将多组学数据、高分辨率影像和临床指标融进统一的数字空间，通过“数据层”收集信息，“模型层”进行深度学习模拟，终在“交互层”实现与现实生物体的闭环联动。这意味着，每一个数字细胞都被赋予了“生命力”，它们能模拟真实的细胞分裂、分化、信号传递，甚至是在药物打击下的耐药反应。

开发“人工智能虚拟类器官”的过程

未来，AIVO将展现出巨大的应用潜力邯郸塑料挤出机厂家，尤其是在医疗域。“这像给医生配备了一个临床决策导航仪，不仅能告诉医生哪种药更有，还能预判佳的给药剂量和给药序列，塑料挤出机大限度地减少患者试错成本。”苏佳灿说。

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而褐矮星更为奇特。它们因太小无法成为恒星，又因太大以至不属于行星。它们的质量介于恒星和气态巨行星(如木星)之间，正是由于“体重不达标”，内部温度压力小，不能像一般恒星那样产生足够的能量与辐射。但许多理论认为，褐矮星虽无法支持氢的核聚变，却可以支持重氢(氘)的核聚变，而且它们与巨行星有类似的大气，是很好的类比和研究对象。

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在骨科研究中，这种系统也具潜力。通过构建“虚拟骨类器官”，科学家可以模拟在不同机械载荷、支架材料下骨细胞的生长情况，为骨质疏松、骨折愈等疾病的个化治疗提供方案。

这项研究的意义不仅在于提出一种新的计算模型，更在于预示了未来医学研究范式的变革。苏佳灿表示：“AIVO并不是要取代实体的类器官实验，而是与之形成互补。它能先在虚拟空间进行大规模的筛选和预判，再由实体实验进行验证，从而大幅缩短药物研发周期。”

据悉，这项研究得到了国家自然科学基金等资助。研究团队目前致力于推进“人工智能虚拟类器官”平台的标准化建设和规评价。未来3—5年内，随着数据的不断积累和算力提升，这种虚拟类器官有望成为临床用药的“金标准”，让很多患者拥有属于自己的“数字医疗管家”，享受真正的个化治疗。

原标题：《上海科学家提出“AI虚拟类器官”理论，让患者享受个化治疗》

栏目主编：黄海华

来源：作者：解放日报 俞陶然邯郸塑料挤出机厂家