上海科学家打造精准医疗“数字先知”，用AI技术模拟细胞外囊泡

科学家能否像程序员一样，编辑细胞之间的对话？人工智能与细胞外囊泡（EVs）的跨界融合，正在将这个想法变成现实。今天，上海交通大学医学院苏佳灿教授团队在生物材料领域国际顶尖期刊《生物活性材料》发表了一篇综述论文，首次提出“人工智能虚拟细胞外囊泡”这一前沿概念，旨在通过计算机预演生命过程、加速科学发现，推动个性化医疗与精准治疗发展，打造精准医疗的“数字先知”。

细胞外囊泡是几乎所有细胞都会分泌的微小膜结构囊泡，其大小从几十纳米到几微米不等，是细胞间通信的重要载体，广泛存在于血液、唾液、尿液、脑脊液等体液中。研究细胞外囊泡，可揭示生命本质，助力疾病诊疗和开发新型生物制剂，在生物医药、精准医疗等领域有望催生颠覆性创新成果。

关于AIVEVs的综述论文登上《生物活性材料》封面。

苏佳灿介绍，传统的细胞外囊泡研究面临诸多瓶颈，如异质性强、实验周期长、机制不透明等。为突破这些瓶颈，他带领团队提出了“人工智能虚拟细胞外囊泡”（AIVEVs）。它是一种基于人工智能技术的数字模型，能在计算机中模拟真实细胞外囊泡的生成、组成和功能。简单来说，AIVEVs是EVs的“数字孪生”，可以预测、模拟甚至设计EVs的行为与功能。

AIVEVs能通过“知识驱动的白盒模型”与“数据驱动的黑盒模型”双轨并行，构建可解释、可预测的数字模型，大幅提升研究效率与精准度，形成“知识+数据”双驱动的混合智能模型。

作为前沿交叉技术的代表，AIVEVs正在从多个维度重塑细胞外囊泡的研究与应用范式。它能基于虚拟细胞的状态，智能预测EVs可能携带的蛋白质、RNA、脂质等分子组成，从而加速疾病标志物的发现；通过构建“供体细胞—EVs—受体细胞”全链路数字模型，它能在计算机中模拟生理与病理状态下细胞间的通信对话，揭示异常信号传递机制；在疾病诊断方面，AIVEVs通过病理特异性建模，能高效筛选出高特异性、高灵敏度的液体活检标志物，推动早期诊断与精准分型；在治疗领域，它还能预测工程化修饰后EVs的靶向能力和载药效率，引导科研人员理性设计下一代智能囊泡药物，显著缩短药物研发周期、降低试错成本。总之，AIVEVs以其预测、模拟、诊断、设计四位一体的能力，将成为连接数字生物学与临床转化的重要桥梁。

“人工智能虚拟细胞外囊泡”登上《生物活性材料》杂志。

这篇综述论文为AIVEVs的未来发展绘制出战略蓝图。未来三年，科研团队将聚焦基础引擎构建，核心任务是建立标准化的数据与模型框架，开发融合AI与生物物理原理的混合模型原型，并构建公开基准测试集，为技术可靠性与可解释性奠定基石。随后三年，将进入转化验证阶段，重点开发针对肿瘤、神经退行性疾病等特定场景的AIVEVs模块，并打通“干实验预测—湿实验验证”的闭环迭代流程，在验证治疗效能的同时探索全新疾病机制。最后四年，将实现临床深度整合，目标是将AIVEVs转化为可直接辅助诊疗的临床决策支持系统、开放共享的治疗设计云平台，并推动基于虚拟模型的数字化生物标志物获批，实现从“数字孪生”到“临床武器”的跨越。这一由“技术可靠”到“生物相关”再到“临床可用”的演进路径，标志着人工智能系统性地迈向生命科学的研发核心与临床一线。

这项研究得到了国家自然科学基金等资助。目前，科研团队致力于推进“人工智能虚拟细胞外囊泡平台”建设。未来，人工智能驱动的虚拟细胞外囊泡有望加速细胞外囊泡研究，实现精准设计、预测疗效和个性化应用，为疾病诊断和治疗带来颠覆性变革。

原标题：《上海科学家打造精准医疗“数字先知”，用AI技术模拟细胞外囊泡》

栏目主编：黄海华

本文作者：解放日报 俞陶然