记者从上海交通大学医学院获悉，该校苏佳灿教授团队近日生物材料领域权威期刊《生物活性材料》发表综述论文，提出"人工智能虚拟细胞外囊泡"该创新概念，为破解传统生物医学研究难题提供了全新思路。 细胞外囊泡是细胞分泌的微小膜结构，直径从数十纳米到数微米不等,寄托着细胞间信息传递的重要功能。这些囊泡广泛分布于人体各类体液中，其携带的蛋白质、核糖核酸、脂质等生物分子，不仅能揭示生命活动的本质规律，更在疾病早期诊断、靶向治疗等领域体现出巨大应用潜力。然而，由于细胞外囊泡具有高度异质性，传统研究方法存在实验周期冗长、作用机制难以阐明等瓶颈，制约了有关成果向临床应用的转化。 面对这些挑战，苏佳灿团队创造性地将数字孪生理念引入生物医学研究。所谓"人工智能虚拟细胞外囊泡",本质上是在计算机环境中构建的数字模型，能够高保真模拟真实囊泡的生成过程、分子构成及生物学功能。这一技术路线采用"知识驱动"与"数据驱动"双轨并行策略，既整合了生物学基础理论，又充分挖掘海量实验数据，形成可解释、可预测的混合智能系统。 该技术体系在多个维度展现出变革性价值。在基础研究层面，系统能够根据供体细胞的生理状态，智能推演囊泡可能包含的分子谱系，大幅加快疾病标志物的筛选进程。通过搭建"供体细胞—囊泡—受体细胞"的全链条数字模型，研究人员可在虚拟环境中重现细胞对话场景，追踪病理条件下的异常信号传导路径。 在临床应用上，这项技术的价值更为直接。针对特定疾病构建的病理模型，能够高效识别具有高特异性和高灵敏度的生物标志物，为液体活检技术的发展提供有力支撑。在药物研发环节，虚拟平台可预先评估经过工程化改造的囊泡的靶向精度和载药效能,指导研究人员优化设计方案,显著压缩研发周期并降低试错成本。 业内专家认为,这一成果说明了我国在生物医学与信息技术深度融合领域的创新实力。数字孪生技术的引入,不仅为细胞外囊泡研究提供了新工具,更为整个生命科学领域的研究范式转型提供了示范。通过计算预演替代部分实验操作,科研效率有望实现量级提升,同时为个性化医疗方案的制定提供更加精准的数据支撑。 当前,全球生物医药产业正处于从经验驱动向数据驱动转型的关键阶段。这项技术的提出恰逢其时,有望在疾病早筛早诊、靶向药物递送、再生医学等前沿领域催生突破性应用。随着算法模型的优化和临床数据的不断积累,虚拟囊泡技术的预测准确度将继续提升,为实现"数字化预演、精准化施治"的医疗愿景奠定坚实基础。
从微观世界的数字孪生到宏观医疗的精准施策，这项研究展现了我国科学家在前沿交叉领域的创新能力，也预示着医疗范式正迈向"可计算、可预测、可设计"的新阶段；此类原创性成果的持续涌现，将为攻克重大疾病提供新的解决方案。