追问｜中外高中生借助人工智能，首次发现既抗衰老又抗肿瘤双效靶点
·“这个项目的亮点是：我们借助人工智能驱动的平台PandaOmics，发现了既能抗衰老又能对抗癌症的双重靶标，下一步，我们计划通过体内和体外研究，验证这三个双重治疗靶点，以发现潜在治疗胶质母细胞瘤的创新疗法，改善患者的临床治疗疗效。”
三名高中生借助人工智能，第一次从双效角度发现了抗衰老和抗肿瘤的双效靶点？
近日，主要由三名来自挪威、美国和中国的高中生组成的研究团队，借助人工智能靶点发现引擎PandaOmics，识别出CNGA3、GLUD1、SIRT1三个全新的针对衰老和胶质母细胞瘤（GBM）的潜在双效靶点。相关文章《Identification of dual-purpose therapeutic targets implicated in aging and glioblastoma multiforme using PandaOmics - an AI-enabled biological target discovery platform》已于当地时间4月26日，发布在《衰老》（Aging）杂志。
三名高中生发现双效靶点。图片来源：英矽智能科技（上海）有限公司
据悉，胶质母细胞瘤是一种常见的神经系统恶性肿瘤，肿瘤具有高度恶性、生长快、病程短的特点，给临床治疗带来了极大的挑战，随着病情加重，患者会出现头痛、呕吐、意识障碍、语言障碍等症状，多数患者在确诊疾病后两年内死亡。目前该疾病没有治愈的药物，并且大部分治疗方案都是在不考虑患者年龄下开发的，针对老年患者作出临床决策的过程非常不理想。
三位青年研究者提出新的思路：“我们借助AI驱动的平台PandaOmics，发现了既能对抗衰老又能对抗癌症的双效靶点，以改善老年癌症患者的临床疗效。”
高中生研究者的跨国合作
促成本次青年研究者跨国合作的，是衰老研究与药物发现（ARDD）大会的青年研讨会项目之一“Inspire Longevity Program”。该大会于2014年在瑞士巴塞尔创立，是全球衰老研究领域最具有影响力的国际学术和行业交流平台之一。英矽智能科技（上海）有限公司创始人兼首席执行官Alex Zhavoronkov博士是该会议的发起人兼联席主席。
三位成员中，Andrea Olsen是一名就读于英国七橡树公学（Sevenoaks School）的女生。2021年她就参加了“Inspire Longevity Program”，首次了解到人工智能赋能的靶点发现研究，并尝试探索老龄化、神经科学和肿瘤领域的靶点发现。截至2023年，她已借助此项目，联合发表五篇论文。
Zachary Harpaz就读于美国劳德代尔堡潘凯斯特学校（Pine Crest School - Fort Lauderdale），自小热爱计算机和人工智能技术，通过“Inspire Longevity Program”项目与Olsen相识。双方很快基于共同关注的领域开展合作，并在2022年的ARDD大会上，向全球学术界和产业界科学家展示了研究成果。
2022年，Olsen和Harpaz在ARDD大会上展示研究成果。图片来源：英矽智能科技（上海）有限公司
中国学生任梓铭就读于上海市上海中学国际部，出于对生物标志物和底层生物学原理的兴趣，他于2022年夏季加入Olsen和Harpaz的研究小组，并以此为契机接触了人工智能靶点发现平台PandaOmics。此次是他第一次参加“Inspire Longevity Program”项目，他在该项研究中负责查询文献、分析数据和整理靶点信息等生物学研究相关工作。
近日，澎湃科技连线专访了任梓铭同学，他表示：“作为高二学生，能和队友一同在知名期刊上发表研究成果让我感到兴奋。当然，这很大一部分要感谢人工智能平台的先进性，让需要大量专家经验的靶点发现研究真正变得触手可及。在简短的课程训练之后，我们也可以熟练使用PandaOmics平台，对胶质母细胞瘤数据集进行比对，从而与大家分享我们的洞见，这真的非常神奇。”
既抗衰老又抗肿瘤的靶点
任梓铭向澎湃科技表示：“通过文献分析，我们便可以从靶点池中筛选出个别极具价值的靶点基因。在整个工作中，我们团队成员提出了一种多角度的靶点发现方法，不仅考虑与疾病相关的基因，还考虑与衰老有关的基因。”
据任梓铭介绍，他们首先从包括美国国家生物信息中心等公开数据库中收集到29项不同类型的数据，这其中涵盖了甲基化、蛋白质组学数据等。接着，团队通过人工智能靶点发现引擎PandaOmics，对数据展开交叉对比分析，确认了CNGA3和GLUD1两个潜在双效靶点。
接着，如何对研究结果进行交叉验证呢？2022年4月，英矽智能研究团队，在《衰老》（Aging）期刊发表了封面文章《以人工智能发现衰老及衰老相关疾病的双效靶点》，三位高中生将其与自己的结果进行比对，发现了SIRT1靶点在抵抗衰老和胶质母细胞瘤方面的潜力。
任梓铭进一步解释，具体来说，CNGA3编码的是一个离子通道，它在神经系统的功能中起着至关重要的作用——产生传递信息的信号。在胶质母细胞瘤患者中，CNGA3靶点与年龄有显著正相关的基因表达水平, 也就是说，CNGA3在细胞中的高表达与胶质母细胞瘤的不良生存率有关。另一方面，在神经组织中，GLUD1参与学习和记忆形成，GLUD1与年龄有显著负相关的基因表达水平, GLUD1的低表达容易导致预后不良（由于病情危重或尚无有效的治疗方法）。SIRT1则是衰老研究中最受关注的基因之一，激活SIRT1 可抗衰老；且SIRT1的小分子激活剂可以通过诱导自噬（细胞自己“吃”自己）和线粒体自噬（损伤的线粒体被特异性的包裹进自噬体中，并与溶酶体融合，从而完成线粒体的降解，维持细胞内环境的稳定）的方式，在体外和体内对胶质母细胞瘤表现出治疗潜力。
既抗衰老又抗肿瘤，这也是该项目最大的亮点。任梓铭说，如果以老年患者为临床试验对象，需要考虑较多因素，比如老年人的代谢水平等，所以目前，大多数治疗方案都是在不考虑患者年龄的情况下开发，老年患者群体很少被纳入临床试验考虑范围，因此，对老年肿瘤患者做出临床决策并不容易，这也是肿瘤学药物开发领域面临的挑战之一。“这个项目的亮点是：我们借助人工智能驱动的平台PandaOmics，发现了既能抗衰老又能对抗癌症的双重靶标，以此来帮助改善癌症患者的临床疗效。”任梓铭说道。
人工智能助力靶点研发
在此项研究中，PandaOmics在基于基因组学的发现，和识别靶点等方面发挥了关键作用。据了解，这是由英矽智能自主研发的人工智能靶点发现平台，由超过20种预测模型和生成生物学模型搭建而成，集成千万级组学数据样本、百万级分子信息，和数十万级分子相互作用机制等数据。它不仅具有专业的靶点筛选、排序和分析功能，还具有自然语言问答系统，以及将疾病、基因和药物联系起来形成知识图谱功能，帮助科研人员更便捷地识别潜在药物靶点。
任梓铭向澎湃科技表示，PandaOmics提供了公开可用和预先处理过的多组学数据集，可供用于胶质母细胞瘤分析。该模型除了体现患者和正常人的基因差异表达，进行信号通路分析（当细胞发生某种反应时，信号从细胞外到细胞内传递了一种信息，细胞要根据这种信息来做出反应的现象）外，PandaOmics还提供了基于人工智能的自然语言问答，“可以即时回答我们提出的专业问题，这极大地帮助我们扩展了在衰老和胶质母细胞瘤方面的生物医学知识。靶点识别引擎结合多种人工智能模型，可以辅助发现靶点排序列表。在此基础上，我们可以进一步根据不同的过滤条件筛选靶点。更重要的是，感谢PandaOmics，本研究中的大部分步骤都无需深奥的生物信息学经验。”
据悉，将研究结果发表在国际期刊并不是三位高中生的终点。下一步，三位联合作者计划通过体内和体外研究，验证这三个双重治疗靶点，以研究它们对癌症进展和肿瘤生长的影响。此外，“条件允许的情况下我们将进一步在动物模型中研究靶点治疗疾病和抗衰老的潜力。同时，我们希望采用英矽智能自主研发的分子生成与设计平台Chemistry42，针对已经提名的靶点进行潜在药物的生成和筛选，最终目标是开发安全有效的治疗方案，以发现潜在治疗胶质母细胞瘤的创新疗法，改善患者的临床治疗疗效。”
对此，英矽智能创始人兼首席执行官Alex Zhavoronkov博士表示：“三位年轻人的研究成果实在让人惊叹。为了鼓励更多的年轻人加入到人工智能辅助特定疾病的药物研发探索，我们在2023年衰老研究与药物发现（ARDD）大会中开辟了学生大使计划，期待新一代的未来科学家们受到启发，共同为延长人类高质量生活而做出贡献。”