密歇根州立大学在疾病诊断中开创纳米医学与人工智能新应用

MSU Pioneers Nanomedicine, AI in Disease Diagnosis

东兰辛市，密歇根州——想象一下斯巴达体育场内坐满了75,000名身穿绿色和白色球衣的球迷，但其中只有一个人穿着纯绿色的衬衫。找到那个人会非常困难。而这正是科学家在血液中寻找疾病标记物（称为生物标志物）时所面临的挑战。不仅如此，研究人员需要搜索的信息量相当于100,000个体育场。

为了解决这一难题，密歇根州立大学（Michigan State University，MSU）的研究团队与奥古斯塔大学（Augusta University）、卡罗林斯卡研究所（Karolinska Institute）以及斯坦福大学（Stanford University）的科学家合作，使用纳米医学、人工智能（AI）以及一种研究因果关系的方法。他们的目标是找到扩散型前列腺癌和动脉粥样硬化（导致动脉阻塞的疾病）的稀有生物标志物。他们的研究成果最近发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。

“受疾病影响的细胞会分泌蛋白质和其他生物分子进入血液中，”密歇根州立大学医学院放射科与精准健康项目副教授莫尔特扎·马哈茂迪（Morteza Mahmoudi）解释道，“这些蛋白质提供了关于患者健康状况或疾病的宝贵线索，并且可以被收集和研究。一旦被识别，它们将为个性化医疗的发展铺平道路。”

研究发现的过程

“人类血浆中包含许多不同的蛋白质，而最稀有的那些蛋白质才是疾病的重要线索，”马哈茂迪进一步解释，“为了放大来自较少丰度血浆蛋白的信息，我们在血浆样本中引入了肉眼无法看到的小颗粒——纳米粒子。然后我们利用人工智能和实际因果分析来研究结果。通过这种方法，我们确定了转移性前列腺癌和动脉粥样硬化的潜在生物标志物。”

“这是首次将纳米医学、蛋白质冠状结构、人工智能和因果分析结合在一起用于识别疾病原因，”他补充道，“我们对此感到兴奋，因为这一发现有望推动前列腺癌和动脉粥样硬化的早期检测和靶向治疗。”

马哈茂迪还提到，MSU的研究人员穆罕默德·加塞米（Mohammad Ghassemi）、博佐·博纳卡尔达尔普尔（Borzoo Bonakdarpour）和梁亮（Liangliang Sun）对这项研究做出了重要贡献。资金来源包括美国心脏协会（American Heart Association）、美国国防部前列腺癌研究计划的医师研究奖、美国国家癌症研究所（National Cancer Institute）和美国国家科学基金会（National Science Foundation）。

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