以人工智慧重新編碼癌細胞 癌症十年內終結?

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科學與科技在21世紀持續飛躍性的發展,許多科技成就令人瞠目結舌。例如人工智慧AlphaGo李世乭。眼見現代科技似乎包山包海,無所不能,但治癒癌症仍是全人類的大哉問。

目前在這種對科技高度樂觀的氛圍下,微軟公司聲稱已找到新的突破方向,其英國劍橋研究院正著手以電腦科學解決癌症。

以電腦科學比擬人體運作

這項由私人機構進行的計畫預期於10年內達到此一人類歷史上里程碑式的成就。這項癌症研究採取的方式,是將細胞視為活體電腦,將癌細胞視作損壞的電腦程式,其終極目標是以去氧核糖核酸(DNA)製造微電腦,使其能在細胞內生存並監控人體的「網絡故障」。而一旦檢測到病變癌細胞,就會「重新編碼」(Reprogramming)使其恢復健康狀態。這位科技巨人為了這趟新的長征,特別組成了一隻由最頂尖的生物學家、程式員及工程師組成的「小型軍團」,在英國劍橋成立「生物運算」(biological computation)部門,共計150名科學家與軟體研發團隊。

他們將利用人工智慧為武器,以修正程式錯誤的方式消滅癌症。微軟實驗室的主持人畢夏普(C. Bishob)認為:「微軟以分子電腦來對付癌症,其實是一件順理成章的事情。因為微軟擁有巨量的電腦科學知識,而癌症的產生就好比是電腦運算出現問題。

這不僅只是類比,其中有非常深奧的數學洞見基礎。生物學和電腦科學看似天壤之別,但其實他們在最基礎層次有著非常緊密連結,但是在細胞中發生的複雜過程中,與那些電腦內發生的事存在某種相似性。」正因為如此,細胞內部的複雜變化潛在地可以通過電腦去理解。

為了達到此一目標,科學家嘗試建立一種能模仿人體內基本運作過程的電腦模型。因為正常的細胞分裂和與死亡之間存在著某種平衡。而此一平衡一旦被打破之後,身體就產生問題,例如說不受控制的細胞擴散與增殖。如果科學家真能研發出這款工具,那麼未來身體發生問題時,我們就能在自己的電腦前綜覽所有的狀況。

DNA 生物電腦問世

科學家從2016年開始研發一種以DNA製作的生物電腦,這種電腦可以存活在人體細胞內,並隨時監測身體網絡的異常狀況,像是癌症癥狀。一旦偵測到發生癌症的風險,系統就會重新啟動,並且清除病變的細胞。實驗室主任安德魯飛利浦(A. Philips)表示:「這也許要花上好常一段時間…,但五到十年內研發出偵測疾病的的分子系統置入人體,技術上是可能的」

科學家們已經逐步發展出能夠模仿健康細胞活動的軟體,透過比對健康細胞與癌症細胞,這款軟體能夠找出病變的根源,並加以修復。微軟表示:生物模式分析軟體已經被用於幫助研究者更有效地治療白血病。

劍橋大學教授兼研究員費雪(Jasmin Fisher)表示:「如果我們能夠控制及調節癌症,那麼就容易上手了,就像夠是處理日常小毛病那樣。這位現任的微軟研究員,心中遙想一幅未來的願景,「早上睜開眼,你打開電子信箱的同時,也會同時看看基因資料、脈搏、睡眠狀況、運動數據等等。這些資料都會存在雲端系統裡,並時刻檢查你的整體狀態,告訴你最近要小心罹患感冒,或者其他糟糕的事情。」

她和同事們現在正努力以電腦科學家思考電腦程式的方式思考癌症,她說:「如果你清楚如何建立這些程式,你就可以調試癌細胞模型,這是解決問題的一種方式。」

該研究的近期目標,是賦予電腦人類般的學習與思考能力,讓其「閱讀」大量癌症研究論文與藥物知識,進而能協助治療癌症患者,可為每一個病人構建不同的治療方案,電腦可以快速地導入並且分析這些成果,系統性地歸類數據,給出最佳的治療方案的建議。」Fisher說,「我們可以透過測量獲取眾多數據,但是如何處理這些數據,並把它轉換成知識呢?這是一件不同的事。」

基於對精準醫療市場前景的樂觀預計,搶先微軟的腳步,IBM 的Watson Oncology項目已經利用類似技術,幫助腫瘤學家分析患者的身體數據,提供治療方案的建議;蘋果推出了一個稱為ResearchKit的開源工具,能收集其移動設備用戶的巨量醫療信息,可供醫療研究使用。Google旗下人工智慧公司DeepMind也在展開其醫學研究計劃,包括協助眼部疾病與頭頸癌的治療等。

生醫編輯群

作者

生醫編輯群 Liao

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