AI时代下如何治愈艾滋病?

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AI时代下如何治愈艾滋病?

行者武松 2018-03-15 14:45:33 浏览2018
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基因工程与药物研究齐头并进,从未放弃治疗。

今天是艾滋病日,北京市市疾中心公布了关于匿名检测艾滋病的数据:2017年1月到10月,市疾中心通过“互联网+艾滋病多元化检测”发放了1869只尿液采样包,回收774份样本,检出87份HIV抗体阳性者,筛查阳性率为11.4%,远高于常规检测的阳性率水平。

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再来看2017年联合国艾滋病规划署公布的一组数据:

全世界艾滋病病毒感染者的数量:3670万,相较此前上升60万;

使用抑制HIV病毒的抗逆转录病毒药物的人数:1950万;

去年的艾滋病相关死亡人数:100万;

去年新增艾滋病毒感染人数:180万;

在非洲东部和南部,感染艾滋病病毒的人数最多:1940万。

那么,艾滋病到底是怎么回事?

艾滋病毒最早出现在1920年代的非洲金沙萨,由非洲中部的黑猩猩传给人类,后来艾滋病毒由此处开始蔓延全球。

在最早期发现之初, 病人都是年轻的男同性恋者,因此AIDS一度被认为是同性恋病,后在科学家对此病传染致因的持续研究下,人们才知道血液、乳汁、精液、阴道分泌物、脑脊液等都会传播艾滋病,所以输血也有可能感染艾滋病。

人类免疫缺陷病毒(HIV)是导致艾滋病(AIDS)的病毒,它会影响一个人的免疫系统,并降低其抵抗感染的能力。

HIV作为病毒,必须进入细胞才能继续其生活(整合、复制、释出等)及感染,而在这一过程中,目前发现的主要关键因素为趋化因子受体CCR5(嗜M的病毒株)及CXCR4(嗜T的病毒株)。

值得指出的是,HIV喜欢的细胞是只有人体内才有的CD4分子细胞,主要有T4淋巴细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞等。

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了解到HIV病毒后,问题来了,为什么即使到科技如此发达的现在,都还没有可以完全治愈艾滋病的方法呢?

原因有二:艾滋病病毒是一种RNA病毒,它会使用逆转录酶把RNA整合到细胞的DNA中,而在这一过程中,HIV有大量突变的机会;HIV整合到寄主细胞的DNA中后,会保持数年的休眠状态,并且它只是一个DNA片段,免疫系统都不会对它作出反应。

这也就解释了为什么在艾滋病8到10年的潜伏期,整个阶段都没有任何症状,故而对于研究人员来说,想要尽早诊断出也是不容易的事。

科学家都在努力,然而艾滋病并不能实现“功能性治愈”

但是针对漫漫的艾滋病不同发病阶段,各国科学家也是不遗余力的在研发最新的技术以根除它。

针对如何检测出艾滋病,近日,斯泰伦博斯大学(SU)的研究人员发现人类免疫缺陷病毒(HIV)在感染早期直接影响大脑。

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在艾滋病病毒感染后,虽然后期患者没有明显的症状表现,但是会有抑郁、健忘等不易察觉的症状出现。对此,研究人员通过功能性磁共振成像(fMRI)得出人们感染HIV后大脑萎缩的区域,以及萎缩程度与脑功能损害之间的联系。

这一发现不仅可以帮助准确检测出艾滋病,还为后面的功能性治疗方法提供了研究启发。

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除此之外,2017年3月,天普大学和匹兹堡大学的研究人员通过联合研究发现,他们能够利用CRISPR/Cas9从活体动物的基因组中切除HIV的DNA从而消除HIV引发的后期感染,并成功在小鼠身上实施;

2017年4月,Gladstone研究所的科学家们发现了一种叫做SMYD2的酶,这种酶是一种可以唤醒病毒功能的药物并且能够进一步刺激机体的免疫系统对这些受到感染的细胞进行杀伤。

但值得指出的是,无论是从基因方面,还是从蛋白质切入,目前也都是研究的最初阶段,而现在最为常用的长效药物也只是延缓死亡,并不能实现“功能性治愈”。

科学家的共识:艾滋病是可能被治愈的

近日,协和医院公布发现了国内首例“阴性艾滋病”患者,也是世界首例成人HIV抗体阴性艾滋病合并肺卡波西肉瘤病例,可谓是为原本就无望治愈的艾滋病研究又蒙上了一层阴影:HIV抗体检测为阴性,却依然可能感染艾滋病。

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但是针对中国的情况,清华大学艾滋病综合研究中心主任张林琦表示:“我觉得艾滋病的功能性治愈是非常有希望的,相关技术尤其是抗体和免疫治疗技术提供了前所未有的机遇。”

此外,他还指出,某些感染HIV的人群可以在8年到10年内,甚至终身不发病,这说明人体本身也许就能抵抗HIV,只是科学家尚未找到其中关键的“命门”。随着研究的不断深入和细化,科学家最终能找到HIV的致命弱点。

既然一时半会儿没有好办法根治,我们看看现在科技的发展是怎么帮助我们将危害降到最低的。

科技中的“歪门邪道”是当下解决问题的关键

第三代试管婴儿技术:

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全球每年有240万感染HIV病毒的夫妻通过试管生育孩子,宝宝健康的比率占到99.99%。由于目前病毒性肝炎患者在中国已不是问题,但是对于艾滋患者的技术在国内却无法实现,所以针对这一问题,采用第三代试管婴儿技术可以为艾滋病父母带来健康宝宝。

洗精术:

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研究表明,男性的精液隐藏了大量的病毒,针对这一问题,马来西亚顶尖医疗机构Fertility Associates 联合生殖医院可以提供免费的洗精服务。

洗精术是由意大利米兰大学的奥古斯都等教授发明的新技术,它就是通过医学手段,从精液中分离出健康精子,再通过和卵子体外结合,最后将健康胚胎植入母体,保证母体和胚胎都健康安全。

人工智能

再来看看最新火热的人工智能在HIV诊断和治疗过程中都贡献了哪些力量:

为了让诊断过程更快速,美国三角洲州立大学的Akazue Maureen等人将神经网络与模糊推论系统相结合,组成一个神经模糊系统(neuro-fuzzy system),生成了一个通过症状来判断病人HIV感染风险的模型。

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这个系统能够自我学习和自我适应,处理医学诊断中不确定和不精确的数据,克服单个医生分析症状的局限性,以辅助医生对病情进行最初的判断。

再来看看治疗过程:

目前治疗过程患者主要通过服用药物来缓解病情,但是服用时间过长,患者会产生抗药性,怎样合理用药才能获得最佳的治疗效果呢?

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对此,南非夸祖鲁纳塔尔大学和美国弗罗里达大学医学院的研究者就将人工神经网络(ANN)和定量构效关系(QSAR)相结合,开发出一种能预测最大推荐用药剂量的方法。他们从FDA数据库中获取了每种药物的分子量、水溶解性、亲油性、生物转化半衰期、氧化半衰期、生物降解概率等详细数据,并用训练集构建了一个多元线性回归和反向传播神经网络。结果,他们的模型显示出抗逆转录病毒药物的水溶性与最大剂量中度相关,或许有助于更加安全有效的HIV疗法。

而在抗药性方面,几年前,英国艾滋病毒抗性反应数据库的科学家用1154个临床数据(基因型、基线病毒载量等)训练了一个神经网络,预测的病毒反应与实际反应高度相关(r2 = 0.53; P < 0.00001),但是对陌生诊所的数据的预测度并不高,还需要进一步研究。

打败艾滋病需要国际合作,大数据融合

艾滋病在不同地区有不同的感染情况,所谓“知己知彼,百战不殆”,想要彻底根治这一疾病,需要国内和国际的合作,将案例数据整合研究,找出共性。

对此,张林琦说:“在抗体研究方面,中国的HIV感染者群体中,没有发现‘精英感染者(感染HIV病毒后长期病情无进展的感染者)’,分离抗体面临极大困难。而最近几年出现的很多抗体,几乎全由美国科学家研制而成,相关的‘精英感染者’由这些科学家从全球各地找到。因此,我们必须与国外开展合作,将其技术引入优化,与中国的创新和患者的实际情况相结合,才能率先研发成功新一代治疗方案,乃至根治的方法。”

未来,联合大数据、计算机科学、AI医疗等技术,笔者相信将会加速对抗艾滋的研究进展。


原文发布时间:2017-12-01 18:29
本文作者:Lynn
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