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文/陳根

5月20日，在《njp Digital Medicine》雜志上發(fā)表的一篇文章，指出了國(guó)際社會(huì)為創(chuàng)建人類免疫系統(tǒng)的數(shù)字孿生體所做的一系列計(jì)劃。

內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的生物化學(xué)家Tomas Helikar的這篇論文概述了科學(xué)界在建立、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用免疫系統(tǒng)的數(shù)字孿生體時(shí)應(yīng)該采取的路線圖。他是來(lái)自世界各地6所大學(xué)的10位合著者之一。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“克隆體”。這個(gè)“數(shù)字克隆體”被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上，是虛擬的。與電腦的設(shè)計(jì)圖紙又不同，相比于設(shè)計(jì)圖紙，數(shù)字孿生體最大的特點(diǎn)在于，它是對(duì)實(shí)體對(duì)象的動(dòng)態(tài)仿真。也就是說(shuō)，數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。

但回顧過(guò)去，數(shù)字孿生更多的是應(yīng)用在制造業(yè)領(lǐng)域，從過(guò)去飛機(jī)、汽車(chē)、船舶等高端復(fù)雜的制造業(yè)，制造這些產(chǎn)品的工業(yè)裝備行業(yè)，發(fā)展到高科技電子行業(yè)的電子產(chǎn)品，日常生活消費(fèi)行業(yè)的時(shí)裝鞋帽、化妝品、家居家具、食品飲料消費(fèi)產(chǎn)品。盡管數(shù)字孿生系統(tǒng)起源于智能制造領(lǐng)域，但現(xiàn)在，研究人員認(rèn)為，在生命科學(xué)領(lǐng)域，數(shù)字孿生同樣可以發(fā)揮巨大作用。

其中，免疫系統(tǒng)的數(shù)字孿生體的構(gòu)建或?qū)⒊蔀橐粋€(gè)突破，可以為各種疾病提供精準(zhǔn)醫(yī)療，包括癌癥、自身免疫性疾病和病毒感染，如COVID-19。其第一步是創(chuàng)建一個(gè)反映常見(jiàn)生物機(jī)制的通用模型，但研究人員最終的目標(biāo)是在個(gè)人層面上制作虛擬模型，這將使醫(yī)生能夠提供為個(gè)人精確設(shè)計(jì)的治療。

內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的生物化學(xué)家Tomas Helikar表示，這是一項(xiàng)需要計(jì)算生物學(xué)家、免疫學(xué)家、臨床醫(yī)生、數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家合作的努力。試圖將這種復(fù)雜性分解成可衡量和可實(shí)現(xiàn)的步驟一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。

Helikar的參與部分是受到他7歲兒子的啟發(fā)，他在嬰兒時(shí)需要進(jìn)行肺部移植。這導(dǎo)致他終生通過(guò)強(qiáng)大的免疫抑制藥物小心翼翼地平衡他的免疫系統(tǒng)，以防止器官排斥反應(yīng)，同時(shí)保持感染和其他疾病。

Helikar表示，他們的夢(mèng)想和目標(biāo)是將其用于個(gè)人層面的精準(zhǔn)醫(yī)療。要知道，隨著時(shí)間而改變，人體的免疫系統(tǒng)也被編程和重新編程，并隨著時(shí)間的推移進(jìn)行調(diào)整。人體的免疫系統(tǒng)從出生就開(kāi)始發(fā)展，隨著我們年齡的增長(zhǎng)，逐漸走向衰老。Helikar認(rèn)為，癌癥長(zhǎng)期困擾人類，正是因?yàn)槊庖呦到y(tǒng)的發(fā)展沒(méi)有跟上。而創(chuàng)建數(shù)字孿生體，將幫助人們更細(xì)致地了解我們免疫系統(tǒng)的變化。

其他共同作者包括佛蒙特大學(xué)的Gary An、巴黎薩克雷大學(xué)的Anna Niakaris和歐洲生物信息學(xué)研究所的Rahuman S. Malik Sheriff。雖然這一探索可能需要數(shù)年時(shí)間和數(shù)億美元，但研究人員都認(rèn)為，這是可以實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上，這也是必然實(shí)現(xiàn)的。