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微醫(yī)原副總裁創(chuàng)業(yè),哲源科技用超算構(gòu)建生命信息引擎

趙宇發(fā)了一條朋友圈,這是他離開微醫(yī)一年多后,首次公開自己的“新戰(zhàn)場”:哲源科技,由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所孵化的一家構(gòu)建生命數(shù)據(jù)解析平臺的人工智能企業(yè)。

此前,趙宇在微醫(yī)曾擔(dān)任負(fù)責(zé)市場及戰(zhàn)略的副總裁,多年深耕“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”領(lǐng)域。他認(rèn)為,“醫(yī)療是人工智能最大的一個應(yīng)用場景之一,隨著科技的進(jìn)步,人類在臨床上積累的數(shù)據(jù)越來越多,以基因組為代表的數(shù)據(jù)產(chǎn)生量呈指數(shù)上升,數(shù)據(jù)更新日益加快、獲取數(shù)據(jù)成本降低,當(dāng)面對每個個體超百G的數(shù)據(jù),累積數(shù)據(jù)超過PB級(1P=106G)時,我們?nèi)绾谓庾x這些多元、高維、海量、異構(gòu)的信息,便成為了關(guān)鍵。”普通的小型計(jì)算機(jī)已經(jīng)無法滿足其分析和解讀的需求,哲源科技便通過模型、超算技術(shù)來突破解讀,認(rèn)知的瓶頸。

基于此,哲源科技聯(lián)合中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所科研團(tuán)隊(duì),推動以國家隊(duì)的身份首倡并推動計(jì)算醫(yī)學(xué),所謂計(jì)算醫(yī)學(xué),是致力于發(fā)展定量方法,通過應(yīng)用數(shù)學(xué)、工程學(xué)和計(jì)算科學(xué)來智能化理解人類疾病的機(jī)理,并基于工業(yè)化的數(shù)據(jù)、算法、算力及生物醫(yī)學(xué)技術(shù)體系為醫(yī)學(xué)服務(wù)提供新洞見。

通過構(gòu)建人類的數(shù)字生命,讓數(shù)據(jù)來表達(dá)人體的治療后反應(yīng),這種設(shè)想已經(jīng)不再是腦洞大開,而是哲源科技實(shí)實(shí)在在正在踐行的項(xiàng)目,以計(jì)算機(jī)(超算)模擬人體內(nèi)的信息交互,將生命變得可數(shù)據(jù)化,從而解讀人體的生命數(shù)據(jù),再利用其進(jìn)行人體健康管理、藥企新藥研發(fā)等方面的應(yīng)用。

不同于循證醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),計(jì)算醫(yī)學(xué)是一個全新的概念,高度依賴高性能的數(shù)據(jù)分析平臺,是建立在超算基礎(chǔ)之上的新興科學(xué)。計(jì)算醫(yī)學(xué)以計(jì)算技術(shù)為手段,醫(yī)學(xué)問題為導(dǎo)向,構(gòu)建各種生命活動的模型,充分利用人類已經(jīng)積累的生物醫(yī)學(xué)知識,系統(tǒng)地理解生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的生命規(guī)律。

圖片1.png

循證醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、計(jì)算醫(yī)學(xué)對比示意圖(圖片截自官網(wǎng))

中科院計(jì)算技術(shù)研究所20年經(jīng)驗(yàn)孵化,超算上跑出計(jì)算醫(yī)學(xué)

中國在超算方面的成就中科院計(jì)算技術(shù)研究所(簡稱:中科院計(jì)算所)位于第一梯隊(duì),譚光明教授、張春明都是研究所里有著20年超算經(jīng)驗(yàn)的研究員。中科院計(jì)算所多年以來一直積極參與國家課題,為配合人類基因組計(jì)劃,開發(fā)了基因組學(xué)處理技術(shù),建立了基因數(shù)據(jù)計(jì)算模型、融合模型等等,基于這些年積累,作為計(jì)算所高性能計(jì)算機(jī)研究中心主任,超算鄰域的世界級科學(xué)家譚光明教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了計(jì)算醫(yī)學(xué)的概念。中科院計(jì)算所決定將研究成果以企業(yè)的方式落地,遂孵化出了北京哲源科技有限責(zé)任公司(簡稱:哲源科技),將生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理方面的人工智能社會化應(yīng)用,構(gòu)建生命信息引擎,向臨床賦能。

除了前微醫(yī)高管趙宇負(fù)責(zé)公司商業(yè)化落地,公司背后技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大,張春明副研究員、牛鋼博士是哲源科技的技術(shù)核心。牛鋼博士目前擔(dān)任圖靈·達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)室主任,曾經(jīng)主持分析了世界上最大的肝癌PDC數(shù)據(jù)項(xiàng)目。

構(gòu)建生命信息引擎,成就醫(yī)學(xué)界的“英特爾芯片”,賦能全臨床

“循證醫(yī)學(xué)最大的特點(diǎn)是體現(xiàn)了群體的特征,但是卻永遠(yuǎn)沒辦法知道藥物對具體某個人的實(shí)際療效如何!闭茉纯萍糃OO趙宇表示,“例如在判斷腫瘤用藥方面,我們需要大約25000個基因,例如針對乳腺癌的分類和治療方案的選擇,可能就涉及三千多個基因,在目前實(shí)際場景中,如果說患者沒有標(biāo)志物,那么即便是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)也束手無策,最后又回歸到循證醫(yī)學(xué)! 而在計(jì)算醫(yī)學(xué)的方法論下,哲源科技不再是依賴某個單獨(dú)的基因作為判斷藥物療效的關(guān)鍵,也不局限于靶點(diǎn)和藥物之間的一對一單點(diǎn)的因果關(guān)系,而是系統(tǒng)性地看待生命,最終哲源均能夠給出用藥建議方案,用超算手段去挖掘驅(qū)動找到新重點(diǎn),然后結(jié)合人工智能的方法做算法迭代輸出,去探尋整體機(jī)體體系間的相關(guān)關(guān)系,構(gòu)建出一個生命信息引擎。

而訓(xùn)練這個模型的數(shù)據(jù)體量,按趙宇的描述,已經(jīng)超過PB(1P=106G)量級,每次系統(tǒng)迭代都需要耗費(fèi)千萬級的電費(fèi)!吧畔⒁娌⒎恰J序讟恰覀円呀(jīng)有部分成果在臨床上獲得了佐證!壁w宇告訴動脈網(wǎng)。

就在最近,哲源科技通過生命信息引擎的子系統(tǒng)TWIRLS分析了世界上有關(guān)冠狀病毒的1.4萬多篇文獻(xiàn)相關(guān)文本資料共計(jì)300萬余單詞,在沒有任何臨床資源情況下,四小時就找到了新冠病毒導(dǎo)致“細(xì)胞因子風(fēng)暴”的潛在機(jī)制,進(jìn)而明確指出一個治療的新靶點(diǎn)。

無獨(dú)有偶,一個月后,這一計(jì)算醫(yī)學(xué)方法下的“紙上談兵”的研究結(jié)論,在3月25日Research Square平臺的一項(xiàng)由上海瑞金醫(yī)院病理科教授王朝夫、中國科學(xué)院院士卞修武等為通訊作者的論文中得以驗(yàn)證。更在其后中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院蔣澄宇團(tuán)隊(duì)以及武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李紅良團(tuán)隊(duì)分別回顧性研究中進(jìn)一步驗(yàn)證。

生命信息引擎可以生動地理解為醫(yī)學(xué)界的“英特爾芯片”,理論上可以為全醫(yī)療領(lǐng)域的各類細(xì)分疾病進(jìn)行數(shù)字化模擬試藥,即便面對棘手的癌癥,計(jì)算醫(yī)學(xué)呈現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。

腫瘤之所以難以治愈,原因在于癌癥并非由單一的基因控制,而是由上萬基因共同作用的結(jié)果,這些基因還會在體內(nèi)突變、演化,并且都不是“孤軍奮戰(zhàn)”,相反他們作為通路形成“種群”,聯(lián)合去完成特定任務(wù)。攻克癌癥,就好比要去解析一個超級復(fù)雜的電子路線圖,試圖通過單基因的管控實(shí)現(xiàn)全癌癥治療難度可想而知。

圖.jpg

BBC紀(jì)錄中將癌癥信號通路形容成“你見過的最復(fù)雜的電子路線圖”

哲源科技通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型深度解讀腫瘤基因組全局性變異,評估腫瘤信號通路的激活狀態(tài),可對腫瘤進(jìn)行分期、評估原發(fā)灶起源、預(yù)測腫瘤進(jìn)展等情況,輔助醫(yī)生與患者選擇靶向藥物、化療藥物、免疫治療藥物,評估用藥療效。特別是針對一線及多線用藥失敗、基因檢測無可用藥提示、檢測到用藥變異但臨床效果不好、發(fā)生耐藥等腫瘤臨床疑難問題,為醫(yī)生提供可用藥方案、輔助優(yōu)化后續(xù)臨床治療方案,實(shí)現(xiàn)腫瘤全程精準(zhǔn)診療。

圖片4.png

哲源科技的腫瘤臨床產(chǎn)品和服務(wù)

目前,哲源科技已經(jīng)有了多項(xiàng)臨床產(chǎn)品輸出,在臨床腫瘤方面,區(qū)別于目前存在的基因分析,哲源科技用計(jì)算醫(yī)學(xué)的方法,針對實(shí)體腫瘤復(fù)雜的二三線治療以及耐藥、轉(zhuǎn)移等情況,可以全部給出用藥建議,無空白、陰性報(bào)告,臨床有效緩解超過百分之八十。

在趙宇看來,沒有失敗的藥物臨床三期試驗(yàn)!拔覀兺ㄟ^計(jì)算醫(yī)學(xué),在醫(yī)院場景下,要為人找藥,對藥企合作,則是為藥找人,要給藥裝上‘眼睛’,找到適合的患者。哲源科技可以幫助臨床試驗(yàn)失敗的藥物找到新的適應(yīng)癥,幫助藥企將巨額的投入成本撈回來!

“在計(jì)算醫(yī)學(xué)方法下,我們已經(jīng)提出了與醫(yī)院,互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療,第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所三個醫(yī)療場景下的腫瘤治療解決方案,但我們?nèi)匀幌MR床醫(yī)學(xué)科學(xué)家,藥企研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶著問題與我們的技術(shù)合作,也希望將我們成熟的腫瘤臨床用藥建議產(chǎn)品豐富到各個基因檢測公司的產(chǎn)品線中去!壁w宇呼吁道。據(jù)悉,公司也啟動了新一輪的融資計(jì)劃,主要用于科研團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)增以及多場景的產(chǎn)品合作推進(jìn)。

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