癌症技术革命:“我们离诊断无关紧要已经不远了”"(真的有挂)-知乎

  在南肯辛顿的癌症研究所,有许多实验室。大部分实验室的场景如你所想象的那样——科学家们穿着白大褂,使用显微镜和培养皿进行研究。然而,其中一个实验室则充满了大型的高性能计算机,...

  在南肯辛顿的癌症研究所,有许多实验室。大部分实验室的场景如你所想象的那样——科学家们穿着白大褂,使用显微镜和培养皿进行研究。然而,其中一个实验室则充满了大型的高性能计算机,这些计算机日夜不停地运转,利用人工智能生成海量数据。这是进化与癌症中心,特雷弗·格雷厄姆教授领导的计算生物学团队正在运用人工智能建模,追踪细胞随时间的变化,并预测个体罹患癌症的风险。

  他提到:“在我攻读博士学位时,我们需要花费数周的时间来分析一小段DNA,而现在这些计算机只需几毫秒就能完成。”目前,Graham和他的团队正在研究炎症性肠病患者的细胞。他解释道:“我们知道,患有IBD的人更容易发展为肠癌,NHS会定期为他们进行内窥镜检查,但显然没有人愿意频繁接受这种检查。因此,我们现在可以利用人工智能分析他们的细胞,从样本中提取更多信息,并开始预测肿瘤可能发展的模式。”这样的人工智能技术令人振奋,因为它的高效性意味着我们能够更早介入,挽救更多生命。研究表明,早期发现肠癌的存活率高达97%,而晚期则降至7%。

  此外,伦敦帝国理工学院研发了一种手术刀,名为iKnife,能够在几分钟内“嗅出肿瘤”,并诊断子宫癌。资助这项研究的Eve Appeal癌症慈善机构首席执行官雅典娜·拉姆尼索斯解释说:“iKnife通过分析活检组织蒸发时产生的烟雾,利用电流区分癌变组织与健康组织。”她表示,这一工具有潜力在更快的诊断中发挥重要作用,尤其是对于90%的绝经后出血女性而言,这种方法能够有效排除癌症的可能性,给她们带来安心。

  帝国理工学院还在测试一种简单的呼吸检测方法,用于肺部和上呼吸道癌症的筛查,甚至可以在全科医生的诊所进行。戈弗雷博士解释说:“癌细胞会释放分子,类似于垃圾车引擎的泄漏。因此,呼吸中检测到的不同分子可能表明癌症的存在。患者只需对着一个塑料袋式的仪器呼吸,结果便可迅速得出。”

  戈弗雷博士还提到,癌症治疗的每个阶段都取得了显著进展。“我们拥有像冷冻电镜(Cryo-EM)这样的强大显微镜,可以将相当于人类头发横截面的细胞切片放大到伦敦眼的大小。”他补充道,研究人员正在开发癌症疫苗,以教会免疫系统识别并攻击突变细胞。此外,还有一些新型实验药物,能够像透明胶带一样,作为细胞的自我毁灭开关,使癌变细胞自我消亡。过去需要专家科学家数月才能完成的任务,现在人工智能可以在几分钟内完成。

  人工智能程序已经被用于帮助医生解读乳腺X光片和其他扫描结果,而这一领域的研究正在迅速发展。人工智能不仅要学习如何在扫描中识别特征,还要研究放射科医生的眼球运动,以准确模拟他们的决策过程。目前,每次扫描都需要两名独立的放射技师进行检查,但正在进行试验,探索人工智能是否可以与人类放射技师并行使用。甚至有研究表明,人工智能算法可以通过分析个人的购物习惯来预测癌症。

  戈弗雷博士指出:“人工智能正在被训练以识别可能是癌症早期指标的行为模式,比如看全科医生的频率和药房购买的药物。例如,可能患有食管癌的人会购买更多的抗酸剂。我们发现了许多之前未被预测到的模式。”

  在伦敦东部的玛丽女王大学,研究人员并不满足于使用单一药物摧毁肿瘤,而是利用机器学习创造个性化的治疗方案。通过药物排名(DRUML)方法,研究人员测试了数千个肝癌细胞对412种不同药物的反应。玛丽女王学院的佩德罗·卡提拉斯教授表示:“原发性肝癌患者的预后通常较差,尤其是胆管癌,患者之间的差异很大,单一治疗方法并不是最有效的解决方案。通过新技术,我们能够预测个体患者对治疗的反应,从而制定最有效的治疗方案。”

  未来,如果能够在细胞层面及时阻止癌症的形成,或许根本不需要药物。这正是CRISPR技术的应用,它利用革命性的基因编辑技术改变活细胞的基因。想象一下,这就像一对微小的分子剪刀,能够识别出可能导致癌症的基因,并将其剪掉,替换为健康基因。宾夕法尼亚大学的Edward Stadtmauer博士领导了首个测试CRISPR癌症疗法的试验,患者的免疫细胞经过基因改造后,能够更有效地识别并消灭癌细胞。Stadtmauer博士表示:“这次试验证明了原则性、可行性和安全性,开启了CRISPR编辑及其他编辑技术的新篇章,期待开发出下一代疗法。”

  在ICR,詹姆斯·奥康纳博士正注视着屏幕上模糊的彩色形状,那是患者脖子上的肿瘤,呼吸纯氧时会改变颜色。作为ICR定量生物医学成像教授,他正在开发一种新型扫描技术,以帮助医生更有效地进行放射治疗。这台名为MR-Linac的机器能够测量肿瘤中的氧含量。

  他解释道:“大多数癌症仍然依赖核磁共振成像或CT扫描来检测,我们只能看到肿瘤的存在及其大小。然而,MR-Linac可以展示肿瘤的运作方式、新陈代谢、氧气含量以及对治疗的实时反应。我们可以在三维空间中测量整个肿瘤,并绘制彩色地图,找到其弱点,从而开辟新的治疗选择。我们知道,如果能够清晰地获取肿瘤图像并进行追踪,将有助于提高生存率。”目前,英国仅有伦敦和曼彻斯特的两台MR-Linac机器,但未来将有更多机器投入使用。

  尽管关于人工智能的伦理和局限性仍在讨论中,但这一领域的发展速度令人瞩目,新技术的应用层出不穷。戈弗雷博士表示:“每个领域都有许多希望的曙光。我们离癌症诊断的重大突破已经不远。”

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  • svs
    svs 2024年11月30日

    我是的签约作者“svs”!

  • svs
    svs 2024年11月30日

    希望本篇文章《癌症技术革命:“我们离诊断无关紧要已经不远了”"(真的有挂)-知乎》能对你有所帮助!

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    svs 2024年11月30日

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    svs 2024年11月30日

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