科研人員操作著(zhù)壓力循環(huán)裝置，從約半個(gè)米粒大小的生物樣本中提取蛋白質(zhì)組……在西湖歐米（杭州）生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng) “西湖歐米”）的實(shí)驗室，可以看到壓力循環(huán)裝置、質(zhì)譜儀等硬件設備，也能看到AI（人工智能）模型、云平臺等軟件應用。

這家與蛋白質(zhì)組打交道的準獨角獸企業(yè)，是專(zhuān)注于A(yíng)I賦能的微觀(guān)世界數據公司。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通過(guò)運用AI處理蛋白質(zhì)組大數據，助力精準醫學(xué)和藥物研發(fā)。

“關(guān)于蛋白質(zhì)組的研究，很前沿也很‘古老’。人類(lèi)在研究基因組之前，研究最多的就是蛋白質(zhì)組，但一直存在技術(shù)難點(diǎn)。我們現在做的，就是對蛋白質(zhì)組進(jìn)行高通量的分析?！蓖砩?點(diǎn)，西湖大學(xué)醫學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院長(cháng)聘副教授，西湖實(shí)驗室智能蛋白質(zhì)組中心主任，西湖歐米創(chuàng )始人郭天南博士帶記者進(jìn)入了他和團隊孜孜探索數年的微觀(guān)世界。

AI+蛋白質(zhì)組學(xué) 助力精準診療和藥物研發(fā)

如果沒(méi)有望遠鏡，我們不知道宇宙中有那么多星球，地球只是其中之一；如果沒(méi)有蛋白質(zhì)組的技術(shù)，我們不知道，細胞里還有另外一個(gè)世界——數以萬(wàn)計的各種蛋白質(zhì)，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運動(dòng)，共同決定著(zhù)人體的健康狀態(tài)。

蛋白質(zhì)組，即一個(gè)基因組表達的全套蛋白質(zhì)。如果把基因比喻為一張靜態(tài)的“藍圖”，那么，蛋白質(zhì)組則是這張藍圖在現實(shí)中的動(dòng)態(tài)演繹。

在科學(xué)研究的前沿，研究者們正引領(lǐng)著(zhù)一場(chǎng)革命，其核心就在于揭示微觀(guān)世界的奧秘——蛋白質(zhì)組。2017年，郭天南歸國，持續專(zhuān)注于優(yōu)化和改進(jìn)蛋白質(zhì)組技術(shù)，在技術(shù)開(kāi)發(fā)和應用上做出了多項原創(chuàng )性成果。

以往，由于技術(shù)限制，人們無(wú)法全面捕捉蛋白質(zhì)組的動(dòng)態(tài)變化。如今，快速發(fā)展的AI，打開(kāi)了那扇通往微觀(guān)世界的大門(mén)。

“蛋白質(zhì)組是動(dòng)態(tài)的，這是它的特點(diǎn)也是優(yōu)勢。借助AI，我們可以更好地對蛋白質(zhì)組進(jìn)行理解?！惫炷险f(shuō)，他和團隊正在探索AI賦能的蛋白質(zhì)組學(xué)，助力疾病的精準診斷治療以及藥物的研發(fā)。

比如，通過(guò)使用AI和蛋白質(zhì)組檢測技術(shù)，可以在臨床試驗階段提前篩選出具有潛力的候選藥物，提高新藥臨床試驗的成功率。此外，AI還能幫助研究人員尋找新的靶點(diǎn)、開(kāi)展藥物追蹤等，通過(guò)識別患者的蛋白質(zhì)變化，實(shí)現個(gè)性化治療方案，以及優(yōu)化藥物組合，減少聯(lián)合用藥的嘗試次數等。

今年1月，郭天南團隊與中國科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫院（浙江省腫瘤醫院）程向東、徐志遠團隊合作，在Microbiome（《微生物組》）上發(fā)表了舌苔宏蛋白組學(xué)多中心研究成果。

該團隊通過(guò)宏蛋白質(zhì)組學(xué)分析，揭示了舌苔中人類(lèi)和微生物蛋白的差異，發(fā)現了與胃癌風(fēng)險相關(guān)的微生物菌群，并建立了基于舌苔微生物蛋白的機器學(xué)習模型，為胃癌的非侵入性診斷提供了新的方法。

AI賦能甲狀腺結節診斷 良惡性診斷準確率提升至90%左右

AI+蛋白質(zhì)組學(xué)的創(chuàng )新，不只存在于實(shí)驗室，也正在向市場(chǎng)邁進(jìn)。

甲狀腺結節是一種常見(jiàn)病。相關(guān)資料顯示，國內每5個(gè)成年人中可能有1人患有甲狀腺結節。其中，約60%的甲狀腺結節是良性的，10%的結節是惡性的，而剩下約30%的結節，無(wú)論通過(guò)血液檢測、B超、CT還是甲狀腺組織穿刺活檢，都難以辨別到底是良性還是惡性。

為了解決這一難題，西湖歐米通過(guò)蛋白質(zhì)組結合AI技術(shù)，創(chuàng )新開(kāi)發(fā)出新型分子診斷產(chǎn)品“甲譜諾”。這一突破性研究成果，將結節良惡性診斷的準確率提升到90%左右，能幫助大部分原本難以判斷良惡性的患者免受手術(shù)之苦。

這一過(guò)程中，質(zhì)譜和AI技術(shù)扮演了至關(guān)重要的角色。據介紹，質(zhì)譜儀如同一臺超級“顯微鏡”，能精確捕捉到蛋白質(zhì)的變化。AI充當了“大腦”，通過(guò)深度學(xué)習和數據分析，將海量蛋白質(zhì)組信息轉化為檢測報告，判斷出風(fēng)險高低。

“對甲狀腺結節進(jìn)行判斷時(shí)，我們引入了多個(gè)參數，可以檢測多個(gè)蛋白聯(lián)合基因，并聯(lián)合病人的年齡、性別等?！惫炷夏闷鹨粋€(gè)礦泉水瓶打比方，“用一個(gè)手指拿不起瓶子，我們可以用三四個(gè)手指一起。每個(gè)手指與瓶體的接觸點(diǎn)，就像AI模型的一個(gè)參數?！?/p>

多參數、多指標之下，就需要借助AI模型開(kāi)展分析、解讀。同時(shí)，通過(guò)對已知數據的訓練，該模型做出的判斷會(huì )越來(lái)越精準。

當前，西湖歐米已聯(lián)合全國多家三甲醫院開(kāi)展了“甲譜諾”產(chǎn)品的性能驗證工作，并積極推進(jìn)產(chǎn)品的注冊進(jìn)程。

西湖歐米對此類(lèi)創(chuàng )新技術(shù)的應用并不止步于此，該公司還將推動(dòng)阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥）、肺癌等多種疾病的體外診斷試劑和方法的開(kāi)發(fā)。

記者手記

點(diǎn)亮更多“路燈”

你也許聽(tīng)過(guò)這則寓言故事：一天晚上，有個(gè)醉漢在公園的路燈下尋找丟失的鑰匙。警察幫忙找了也找不到，于是問(wèn)他：“你確定鑰匙是在路燈下丟的？”醉漢說(shuō)：“不，但是這里的光線(xiàn)最亮?！?/p>

這就是著(zhù)名的街燈效應，用來(lái)比喻人們更傾向在便于尋找答案或熟悉的地方開(kāi)展研究和探索。

采訪(fǎng)中，郭天南教授坦言，生命科學(xué)的研究中同樣存在街燈效應。比如，研發(fā)治療腫瘤的藥物時(shí)，作用對象往往是那些已被研究得相對深入的蛋白質(zhì)，但事實(shí)可能是，靶點(diǎn)是另一種未被發(fā)現的蛋白質(zhì)。

如果沒(méi)有工具，永遠只能在這盞“路燈”下尋找答案。郭天南和團隊的理想是建立更多基于蛋白質(zhì)組微觀(guān)世界的AI模型，為公園點(diǎn)亮更多“路燈”，甚至，引入一個(gè)光源。

隨著(zhù)技術(shù)的快速發(fā)展，理想正一步步向現實(shí)邁進(jìn)。AI，不僅推動(dòng)著(zhù)基礎科學(xué)研究突破，而且驅動(dòng)著(zhù)前沿科研成果的落地應用，為生物醫藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強大引擎。

當前，杭州正加速布局未來(lái)產(chǎn)業(yè)和前沿技術(shù)，加快AI+醫療產(chǎn)業(yè)鏈深度應用，鼓勵企業(yè)布局AI+醫療等前沿賽道。

比如“AI+藥物遞送”領(lǐng)域，杭州劑泰醫藥科技有限責任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“劑泰醫藥”）將AI、機器學(xué)習和量化模擬等先進(jìn)技術(shù)與藥物開(kāi)發(fā)相結合，解決了基因藥物卡脖子技術(shù)難題。

企業(yè)聯(lián)合創(chuàng )始人兼CEO賴(lài)才達博士用火箭運送衛星進(jìn)入特定軌道來(lái)形容藥物運送的過(guò)程：通過(guò)一個(gè)個(gè)納米載體的火箭，精準地把衛星——不同的核酸基因序列，靶向送達疾病的組織、細胞，實(shí)現治病效果。

正是AI的賦能，讓這種微觀(guān)世界里的探索成為可能。AI，正在改變我們的生活，也改變著(zhù)我們對生命、對健康的理解。