人工智能時(shí)代 疫病確診速度不斷加快

面對(duì)疾病，如何快速準(zhǔn)確地找到致病源？請(qǐng)聽(tīng)美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校博士廖國(guó)春在“一刻talks”演講為我們介紹宏基因組測(cè)序技術(shù)在醫(yī)學(xué)尤其是傳染病監(jiān)控中的作用。

其實(shí)，我們大部分人生病去醫(yī)院的時(shí)候，醫(yī)生是憑經(jīng)驗(yàn)看病的。

一般來(lái)說(shuō)，醫(yī)生首先根據(jù)病人的癥狀以及自身的經(jīng)驗(yàn)作一個(gè)推斷，然后再根據(jù)推斷開(kāi)出檢查單。如果檢查結(jié)果是陰性，那就再開(kāi)一個(gè)另外的檢查單；如果還是不能夠確診，就再開(kāi)一個(gè)。

如果實(shí)在不能確診的話，對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)也沒(méi)什么關(guān)系，因?yàn)槲覀冏陨碛忻庖呦到y(tǒng)，可以讓我們產(chǎn)生抵抗力。所以，盡管醫(yī)生不一定能對(duì)癥下藥，也能讓我們逐漸康復(fù)。

但是，對(duì)于一些免疫力低下的病人來(lái)說(shuō)，情況就不容樂(lè)觀了。比如，5歲以下的小孩、老年人，或者癌癥病人、糖尿病人、器官移植病人，他們經(jīng)常被一些不常見(jiàn)的病菌所感染。每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，他們被確診的概率就更低了。一方面，各種各樣的檢查會(huì)增加病人的痛苦；另一方面，如果不能確診的話，就不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療，同時(shí)也會(huì)增加醫(yī)療系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

有沒(méi)有一種檢測(cè)方法能夠同時(shí)做到以下幾點(diǎn)呢？第一，它是全方位的，不管是病毒、細(xì)菌，或者真菌、寄生蟲(chóng)，都可以檢測(cè)到。第二，不管是常見(jiàn)的還是不常見(jiàn)的細(xì)菌或病毒，不需要醫(yī)生做推斷，可以直接檢測(cè)出來(lái)。第三，可以同時(shí)檢測(cè)出抗藥性。實(shí)際上，基因測(cè)序技術(shù)加上大數(shù)據(jù)分析，已經(jīng)為我們提供了這樣的解決方案。

人類、動(dòng)物、植物、微生物，我們都有同樣的遺傳物質(zhì)，就是DNA和RNA。所以，如果我們把病人的樣品拿過(guò)來(lái)，檢測(cè)其中的遺傳物質(zhì)，就會(huì)得到大量的DNA片段序列。

這時(shí)，我們可以通過(guò)計(jì)算分析的方法，來(lái)確認(rèn)哪些DNA片段來(lái)自人類，哪些則來(lái)自微生物，這樣就有可能找到致病源。通過(guò)這種方法，我們實(shí)際上是把一個(gè)診斷問(wèn)題，變成了一個(gè)計(jì)算問(wèn)題。

這種通過(guò)人工智能、大數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)分析的方法去準(zhǔn)確找到致病源的新技術(shù)，也被稱為宏基因組測(cè)序技術(shù)。很多疑難雜癥，利用這種基因測(cè)序的技術(shù)都可以得到有效解決。

舉個(gè)例子，有一個(gè)白血病患者，他做過(guò)化療，免疫力低下，這次又出現(xiàn)了高燒、嘔吐等癥狀。通過(guò)現(xiàn)有的醫(yī)療檢測(cè)手段，發(fā)現(xiàn)他還有結(jié)腸炎，肺部也有陰影，但查不出任何病因。最后，用基因測(cè)序的方法測(cè)了他的DNA，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)這個(gè)病人是被一種不常見(jiàn)的細(xì)菌和另一種病毒所感染。

宏基因組測(cè)序技術(shù)還有一個(gè)非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域，那就是針對(duì)傳染病的監(jiān)控，尤其是公共衛(wèi)生領(lǐng)域。

很多流行病在爆發(fā)之前，我們對(duì)它一無(wú)所知，比如當(dāng)年的“非典”。過(guò)去幾十年間，醫(yī)學(xué)界對(duì)于傳染病病原體的診斷方法主要有涂片鏡檢、細(xì)菌培養(yǎng)鑒定、PCR檢測(cè)等傳統(tǒng)方法，這些傳統(tǒng)方法均只能對(duì)少量或是確定的微生物進(jìn)行鑒定，而對(duì)少見(jiàn)的病原體和新發(fā)病原體的檢測(cè)困難較大，這也是“非典”疫情一直到傳染期結(jié)束、將近6個(gè)月后才檢測(cè)出病原體的原因。

現(xiàn)在有了宏基因組測(cè)序技術(shù)，我們不需要預(yù)知病原微生物，而是直接檢測(cè)病原體的遺傳物質(zhì)，與其他已知的病原體進(jìn)行比對(duì)。它可以提供更多的信息，不僅能夠找出致病菌，還可以幫助我們找到傳染病的源頭。

前兩年寨卡病毒流行的時(shí)候，美國(guó)第一例死亡病例是一位成年男性。通常，寨卡病毒主要感染婦女和兒童，而這第一例死亡的是個(gè)成年男性，所以當(dāng)時(shí)大家都心存疑問(wèn)。我們通過(guò)基因測(cè)序分析了這個(gè)病人的樣本，確認(rèn)他確實(shí)是受寨卡病毒感染致死。隨后，我們做了數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個(gè)病毒株的來(lái)源，和這個(gè)病人在去世前兩個(gè)星期曾經(jīng)去過(guò)一個(gè)墨西哥小鎮(zhèn)完全吻合。

那么，這種基因組測(cè)序的應(yīng)用究竟離我們有多遠(yuǎn)？目前，很多地方都已經(jīng)開(kāi)始使用這種技術(shù)。當(dāng)然，目前它的成本還比較高，但是隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，成本迅速下降一定是趨勢(shì)所向。

可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，我們可以通過(guò)基因組測(cè)序的方法來(lái)分析我們被什么感染了，我們身上有什么樣的微生物群，也可以用它來(lái)進(jìn)行流行病的監(jiān)控。

未來(lái)，我們可以做到實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，對(duì)不同人群、不同地域、不同時(shí)間段的人體微生物分布有一個(gè)整體的了解。最終我們可以真正做到，在流行病爆發(fā)之前就發(fā)現(xiàn)它們。