傳統中醫理論中蘊含的不少治病良方的線索,AI可以幫助我們提取這些寶藏。研發中心設在上海張江的AI制藥公司英矽智能開發了一套由AI Agents(智能體)驅動的工作流,它包括6個智能體,按照中醫“君臣佐使”的邏輯,成功識別了多種天然化合物配方在延緩抗衰老過程中的潛力。
這項研究成果于4月22日發表于老年醫學領域最具影響力的醫學期刊之一《衰老與疾病》。英矽智能高級AI科學家、論文第一作者Fedor Galkin表示,這是AI首次賦能中醫藥應用的概念驗證。
英矽智能在全球最大開源AI社區Hugging Face(抱抱臉)上發布了這項研究中使用的所有資料和代碼庫,包括多智能體系統、跨物種和跨組織的老化標志物,以及適配于人工智能交互使用的中醫數據庫,以支持對這個領域感興趣的科研團隊做進一步模型優化,旨在促進傳統醫學與現代藥理的融合,為處理各類疾病提供創新性的解決方案。
這套AI智能體組合結合了英矽智能研發的多組學轉換模型Precious3GPT與專門用于中藥分子機制研究的在線生物信息學分析工具BATMAN-TCM。
Precious3GPT是英矽智能推出的首個用于衰老研究和藥物發現的多組學、多物種、多組織、多模態Transformer架構生命模型。該模型經過120萬生物醫學數據的訓練,通過實現特定組織的年齡預測、生物醫學實驗模擬、化合物效應轉移等功能,實現全生命周期進程追蹤和機制解讀。
BATMAN-TCM 是由國家蛋白質科學中心聯合北京中醫藥大學推出的,通過中藥復方的組成成分分析化合物與作用靶點的關系,并對靶點的作用通路和疾病進行相關聯系的中藥靶點數據庫,該數據庫包含了中國藥典2010版中499味草藥以及每位草藥的化合物成分,共計29000余個。
基于多個AI智能體,利用PreciousGPT模型的中草藥篩選與應用工作流。受訪者提供
在這項研究中,英矽智能團隊首先使用Precious3GPT,以模擬人類和小鼠在包括肺、肌肉和肝臟等3種組織的RNA表達情況。在比較不同年齡組的結果后,整理得出了一份與衰老相關的標志性基因列表,其中包含NNMT和ACSM1兩個基因。事實上,這兩個基因已作為跨物種衰老的重要標志性基因被廣泛報道和研究。基于這份基因列表,研究人員進一步使用BATMAN-TCM數據庫篩選出能夠影響這些基因表達的潛在跨物種抗衰老劑。最終在現有配方中識別出了華山五子丹具有延緩衰老的潛力,同時發現了之前未組合過的三種草藥:沙苑子、肉蓯蓉和山楂葉。
隨后,團隊將研究物種限定到人類,同時將研究范圍擴展到皮膚、心臟、腎臟和脂肪等7種,進一步專注于發現與人類多組織相關的衰老基因表征,并以此為出發結合BATMAN-TCM數據庫篩選潛在人類抗衰老劑。結果發現,至少一種組織有特應性衰老基因表征的影響,其中有54種被認為對全部7種組織均有影響。最后,團隊根據中醫“君臣佐使”中醫方劑配伍組成的基本原則,設計了一個由6個專用AI智能體組成的工作流程系統,用于草藥選擇、安全檢測、根據患者信息定制化提供處方參考,從而完成了從中草藥篩選到應用的端到端AI驅動的流程框架。
英矽智能創始人兼首席執行官亞歷克斯·扎沃洛科夫表示,在這項研究中,英矽智能展示了將P3GPT生成的衰老基因特征和BATMAN-TCM數據庫相結合,來編制和篩選具有延緩衰老潛力的中醫藥配方的工作流程。其中P3GPT識別的部分跨物種衰老標志物,與當前已建立的衰老機制,和已廣泛報道的研究結果一致,進一步增加了研究的參考性。除了衰老研究以外,英矽智能也希望能夠充分挖掘傳統醫學的潛力,為促進人類健康提供創新的解決方案。
AI智能體給主訴減肥的患者開的處方。受訪者提供
目前不少對此有興趣的程序員,都加入了英矽智能Hugging Face上社區,嘗試使用該智能體來為自己開中藥處方。比如有人希望減肥,將性別、年齡、疾病、癥狀、主訴等基本信息輸入后,就可以一鍵開方了。智能體將與中醫數據庫互動,根據用戶需求篩選最適合的藥材,其決策依據綜合考慮分子生物學、歷史文獻記載及Precious平臺的專有評估結果,提問者可以看到整個推理過程。所有成分均會在您提供的信息背景下進行安全性審查。最終,提問者將收到一份定制的中藥配方,附帶詳細的使用說明。比如智能體給這位主訴“肥胖”、癥狀是“胃口太好”的程序員開出藥方,將雞內金、薏苡仁、山藥和佩蘭按比例服用,并“囑咐”患者三個月后來復診。
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