AI模型精准识别基因与药物靶点

来源:科技日报
2025-09-21 10:36 
分享
分享到
分享到微信

科技日报北京9月20日电 (记者张梦然)美国哈佛医学院团队开发出一种名为PDGrapher的人工智能(AI)模型,能够精准识别可逆转细胞疾病状态的基因与药物靶点,有望彻底改变药物发现的路径。该成果发表在新一期《自然·生物医学工程》杂志上。

与传统药物研发聚焦单一蛋白质靶点不同,PDGrapher通过分析疾病的多重驱动因素,系统性地预测最有可能将患病细胞恢复至健康状态的治疗策略,并推荐最佳的单一或联合靶点。该工具现已免费向科学界开放。

研究团队表示,传统的药物发现过程就像品尝数百道菜肴,只为找到一道味道最完美的。而PDGrapher更像一位精通烹饪的大厨,很清楚最终想要的风味,并知道如何搭配食材来实现它。

PDGrapher是一种图神经网络,属于AI的一种。它不仅分析单个基因或蛋白质的数据,更关注它们之间的复杂联系与相互影响。该模型构建细胞内基因、蛋白质和信号通路的动态网络,模拟干预特定靶点后对细胞整体功能的影响,从而预测哪些组合能有效纠正功能障碍,恢复健康的细胞行为。

团队使用治疗前后患病细胞的大量数据训练PDGrapher,使其学习如何将细胞从疾病状态逆转为健康状态。随后,他们在涵盖11种癌症的19个独立数据集上进行测试,要求模型预测其从未接触过的细胞样本和癌症类型的治疗方案。结果表明,PDGrapher不仅能准确识别已知有效的药物靶点(这些靶点在训练中被刻意排除,以防止模型简单记忆),还预测了多个有新证据支持的候选靶点。例如,模型将KDR(VEGFR2)列为非小细胞肺癌的潜在靶点,与现有临床证据一致;同时识别出TOP2A(一种已被现有化疗药物靶向的酶)作为遏制非小细胞肺癌转移的靶点,这与近期临床前研究的发现相符。

与其他同类AI工具相比,PDGrapher在准确性和效率上均表现卓越。在未见过的数据集中,其对正确治疗靶点的预测排名高出其他模型35%,且运算速度比现有方法快25倍。

【总编辑圈点】

人工智能技术正在为药物研发和疾病诊疗带来重要变革。在这项研究中,人工智能就像一位超级侦探,通过快速扫描和分析海量生物学数据,精准定位出导致细胞生病的“罪魁祸首”,并迅速匹配最合适的用药方案。这有望为癌症等疾病的治疗提供新的路径。比如,面对早期癌变细胞,可以利用人工智能提供的诊疗方案,精准激活细胞中的“好基因”,关闭“坏基因”,同时采用最佳药物组合进行治疗。这将避免传统癌症治疗中的盲目性,大大提高诊疗效率。

【责任编辑:张瑨瑄】
中国日报网版权说明:凡注明来源为“中国日报网:XXX(署名)”,除与中国日报网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或单位未经允许禁止转载、使用,违者必究。如需使用,请与010-84883777联系;凡本网注明“来源:XXX(非中国日报网)”的作品,均转载自其它媒体,目的在于传播更多信息,其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何问题与本网无关。
版权保护:本网登载的内容(包括文字、图片、多媒体资讯等)版权属中国日报网(中报国际文化传媒(北京)有限公司)独家所有使用。 未经中国日报网事先协议授权,禁止转载使用。给中国日报网提意见:rx@chinadaily.com.cn