口腔生物学博士后李璐（Lu Li，左）将在帕特里夏·迪亚兹指导下运用人工智能研究牙周病进展。摄影：道格拉斯·勒弗尔
纽约州立大学布法罗分校一名研究人员将运用人工智能（AI）深入探究牙周病的发展与演变过程。
牙医学院口腔生物学系博士后研究员李璐近期获得美国国立卫生研究院99.3098万美元"独立研究之路奖"（K99/R00）。该资助为期五年，将利用机器学习这一人工智能子集，研究从2600多名个体采集的口腔细菌群落数据，其中部分受试者已被追踪观察五年。
"这项研究将揭示口腔微生物生态的新规律，提升我们预测牙周炎进展的能力，并为个性化预防和治疗策略奠定基础。"李璐表示。他师从口腔生物学Sunstar Robert J. Genco冠名教授、帝国创新教授及布法罗分校微生物组中心主任帕特里夏·迪亚兹。
K99/R00奖项专为有潜力的博士后科学家设立，旨在支持其完成导师指导研究，顺利过渡到终身教职岗位。
"这是极具声望的资助，"迪亚兹表示，"李璐是牙医学院首位获得该奖项的博士后研究员。"
李璐采用流形学习技术——一种高级机器学习方法，可将复杂高维数据简化为保留关键模式与特征的形式，用于构建微生物组景观图谱。该图谱将呈现不同个体中与牙周炎相关的细菌类型分布，并预测病情恶化人群。
"目标是识别与牙周炎表型相关的特定微生物状态，"他说，"随后将利用五年纵向数据，分析这些状态随时间的变化规律并预测疾病进展。"
李璐指导委员会成员包括流行病学与环境卫生系SUNY杰出教授、公共卫生与健康职业学院院长珍·瓦卡沃斯基-温德，以及雅各布斯医学院生物医学科学系遗传学、基因组学与生物信息学教授迈克尔·巴克。
在导师指导下工作后独立研究
该资助分为两个阶段。
第一阶段，李璐将在两位导师指导下研究两项重大项目的牙菌斑样本：布法罗心肌梗死牙周研究和布法罗骨质疏松牙周研究。
前者由已故SUNY口腔生物学杰出教授罗伯特·根科领导，探究牙周病与心血管事件复发的关联；后者由瓦卡沃斯基-温德与根科共同领导，追踪五年研究老年女性骨质疏松与牙周病的关联。
资助第二阶段聚焦独立研究，李璐计划在菌株层面分析口腔细菌。
"这将构建菌株级景观图谱，揭示与疾病严重程度相关的特定遗传与功能特征，"他表示，"最终可能实现更精准的高风险患者预测，并为牙周炎个性化防治策略开辟新途径。"
微生物组研究的吸引力
李璐2021年获布法罗分校计算机科学博士学位后即加入迪亚兹实验室。他表示被微生物组研究深深吸引。
"这次机会为我开启新大门，将计算机科学方法应用于这一神奇领域，以解决现实问题并改善人类健康，"他说。
尽管李璐博士训练背景非生物学，迪亚兹强调他展现出极强的学习能力和专注度。
"短时间内，李璐已掌握广泛的微生物学和口腔疾病知识，尤其精通牙周炎，"她说，"他深刻理解疾病定义的细微差别及进展测量方法。"
李璐指出，机器学习领域的许多进展尚未应用于生物医学领域，现有工具也未针对微生物组研究的独特挑战进行定制。
"我认为自己肩负桥梁作用，开发先进定制算法，帮助我们以全新方式理解这些复杂数据，"他解释道，"借助这项资助，我们得以深入挖掘数据，创建突破性工具提升认知水平。"
迪亚兹表示，她与其他导师将在五年资助期内持续指导李璐，包括独立研究阶段。团队致力于帮助他实现核心目标：掌握独立研究岗位所需全部技能。
"李璐是卓越的研究员和杰出人才，"迪亚兹说，"见证他的成长是我职业生涯中最欣慰的时刻。"
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