本文中,，小編整理了多篇重要研究成果，共同解讀科學(xué)家們?nèi)绾卫脵C(jī)器學(xué)習(xí)手段幫助改善人類健康研究,？分享給大家,！

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【1】JCM：機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測ECMO導(dǎo)致兒童腦損傷的風(fēng)險(xiǎn)

doi：10.3390/jcm9092718

當(dāng)患有心臟或肺部疾病的新生嬰兒或兒童難以生存時，醫(yī)生通常會使用人工肺為其支撐生命,。這種被稱為體外膜氧合（ECMO）的治療方法被認(rèn)為挽救了無數(shù)生命,。但是在某些情況下，它也可能導(dǎo)致長期腦損傷,。如今由德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組表明,，機(jī)器學(xué)習(xí)程序可以比醫(yī)生更準(zhǔn)確地預(yù)測ECMO后最有可能遭受腦損傷的嬰兒和兒童,，該研究近日發(fā)表在國際雜志Journal of Clinical Medicine上。

研究負(fù)責(zé)人,，兒科副教授Lakshmi Raman醫(yī)學(xué)博士說：“醫(yī)生對可能有危險(xiǎn)的患兒有一定的直覺，但到目前為止,，我們確實(shí)還沒有確切的數(shù)據(jù)來確定哪些因素導(dǎo)致了ECMO導(dǎo)致腦損傷。我們雖然無法完全消除這些傷害,，但是我希望有更好的預(yù)測,，從而可以減輕風(fēng)險(xiǎn)?！盓CMO的工作原理是將血液從患者體內(nèi)排出,，然后將其泵送通過添加氧氣，去除二氧化碳并保持血液溫暖的裝置,，然后再將其返回人體。兒童和成人均使用ECMO,，但最常見的患者是新生兒。該療法可在心臟和肺部成熟或從損傷中恢復(fù)時減輕其壓力,。

【2】Heliyon：機(jī)器學(xué)習(xí)幫助尋找治療COVID19的藥物

doi：10.1016/j.heliyon.2020.e04639

最近一項(xiàng)研究中,，加州大學(xué)里弗賽德分校的科學(xué)家使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識別數(shù)百種可能有助于治療COVID-19的新藥,。負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的分子細(xì)胞和系統(tǒng)生物學(xué)教授Anandasankar Ray說：“鑒于目前迫切需要找到治療或預(yù)防COVID-19的有效藥物。我們已經(jīng)開發(fā)了一種藥物發(fā)現(xiàn)管線,，可以識別出多種候選藥物。藥物發(fā)現(xiàn)流程是與人工智能相關(guān)的一種計(jì)算策略,，這是一種計(jì)算機(jī)算法,，可以通過反復(fù)試驗(yàn)來預(yù)測活動,，并隨著時間的流逝而不斷改進(jìn)。

研究者Joel Kowalewski使用了少量先前已知的65種人類蛋白質(zhì)配體,，并且為每種人類蛋白質(zhì)生成了機(jī)器學(xué)習(xí)模型,。這些配體已知會與SARS-CoV-2蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用。Kowalewski表示,，這些模型經(jīng)過訓(xùn)練,，可以從其3-D結(jié)構(gòu)中識別出新的小分子抑制劑和活化劑，65種蛋白質(zhì)的靶標(biāo)非常多樣化,，并且還涉及許多其他疾病，包括癌癥,。除了針對這些目標(biāo)而進(jìn)行的努力外,，我們還對確定目前尚未得到充分研究的新型化學(xué)物質(zhì)感興趣。

【3】Sci Rep： 機(jī)器學(xué)習(xí)能夠檢測乳腺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)

doi：10.1038/s41598-020-66907-9

最近,，東歐芬蘭大學(xué)和Kuopio大學(xué)醫(yī)院最近發(fā)表的一篇文章報(bào)道了機(jī)器學(xué)習(xí)在幫助理解遺傳和其他乳腺癌危險(xiǎn)因素的相互作用中的應(yīng)用,。近年來的新發(fā)現(xiàn)已經(jīng)確定了導(dǎo)致乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)的幾種風(fēng)險(xiǎn)因素,。能夠融合遺傳（SNP）和非遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素的方法可以識別出罹患癌癥的高風(fēng)險(xiǎn)人士，并能夠制定適應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的篩查計(jì)劃,，以更好地預(yù)防癌癥,。這可能會改善BC篩查的整體性能,，并促進(jìn)臨床資源的有效分配,。

在最近發(fā)表在Scientific Reports雜志上的研究中，作者利用機(jī)器學(xué)習(xí)分析了乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)因素相互作用的新模型,。該模型將所有已知和新發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素結(jié)合在一起，同時考慮它們之間的相互作用,。東芬蘭大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)，病理學(xué)和法醫(yī)學(xué)研究所開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以識別相互作用的遺傳變異和乳腺癌的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)危險(xiǎn)因素的組合,，從而可以有效地預(yù)測乳腺癌風(fēng)險(xiǎn),。

【4】Am J Psych：中國科學(xué)家利用靈長類磁共振成像融合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)成功解析人類精神疾病的環(huán)路機(jī)制

doi：10.1176/appi.ajp.2020.19101091

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志American Journal of Psychiatry上題為“Diagnostic Classification for Human Autism and Obsessive-Compulsive Disorder based on Machine Learning From a Primate Genetic Model”《基于靈長類轉(zhuǎn)基因模型的機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)測自閉癥和強(qiáng)迫癥的診斷》的研究報(bào)告中,，來自中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究成功利用靈長類磁共振成像融合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)解析了人類精神疾病的環(huán)路機(jī)制,。

美國疾控中心在2018年發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示兒童自閉癥發(fā)病率高達(dá)1/59，目前我國平均每100個兒童中就有一名自閉癥患兒,。自閉癥（又稱孤獨(dú)癥）是一類廣泛發(fā)育障礙的遺傳性精神疾病，多表現(xiàn)為社會交往障礙,、重復(fù)刻板行為和興趣狹窄等癥狀,。并且，近75%的自閉癥兒童經(jīng)常伴有其它精神疾病,，如廣泛性焦慮障礙,、注意缺陷多動癥及強(qiáng)迫癥等。受到其高異質(zhì)性,、高共患率以及臨床表型交疊等因素制約，自閉癥致病機(jī)理的研究以及臨床診斷,、干預(yù)治療都面臨極大的挑戰(zhàn)。

【5】bioRixv：單細(xì)胞分析和機(jī)器學(xué)習(xí)確定了COVID-19的主要靶點(diǎn)

doi：10.1101/2020.05.06.081695

耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們正在利用單細(xì)胞RNA測序來研究SARS-CoV-2如何與宿主細(xì)胞相互作用,。心血管醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)部醫(yī)學(xué)助理教授David van Dijk博士和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)和免疫生物學(xué)助理教授Craig Wilen博士利用被感染的人類支氣管上皮細(xì)胞(HBECs)的單細(xì)胞RNA序列數(shù)據(jù)來確定病毒如何感染和改變健康細(xì)胞,。

在bioRxiv預(yù)印本服務(wù)器上發(fā)表的這項(xiàng)研究中,，作者確定了纖毛細(xì)胞是SARS-CoV-2感染的主要目標(biāo)。支氣管上皮是對抗過敏原和病原體的保護(hù)性屏障,。纖毛清除呼吸道的粘液和其他顆粒,。他們的發(fā)現(xiàn)為病毒如何引發(fā)疾病提供了深入的了解,。Wilen和博士后同事Mia Alfajaro博士在空氣-液體界面中使HBECs感染了SARS-CoV-2。在三天的時間里,，他們使用單細(xì)胞RNA測序來識別感染動態(tài)的特征,，例如不同細(xì)胞類型的感染細(xì)胞數(shù)量，以及SARS-CoV-2是否激活了感染細(xì)胞的免疫反應(yīng),。專門研究單細(xì)胞技術(shù)的Van Dijk利用先進(jìn)的算法來開發(fā)工作假設(shè),。

圖片來源：sciencealert.com

【6】PLoS ONE：科學(xué)家利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)成功追蹤C(jī)OVID-19的基因組特性

doi：10.1371/journal.pone.0232391

日前，一篇發(fā)表在國際雜志PLoS ONE上的研究報(bào)告中,，來自西安大略大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)識別出了29種不同COVID-19 DNA序列的潛在基因組特性。這種新型的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)工具能夠幫助研究人員快速且容易地在幾分鐘內(nèi)對諸如SARS-CoV-2等致死性病毒進(jìn)行分類,。

這項(xiàng)研究支持了研究者提出的假設(shè)，即SARS-CoV-2或許起源于蝙蝠的Sarbecovirus亞屬,，其是Betacoronavirus屬病毒的亞群,，研究者表示，這種超快速,、可擴(kuò)展且具有高度準(zhǔn)確性的分類細(xì)胞能利用一種基于圖形的特殊軟件和決策樹手段來進(jìn)行分類，并能在所有可能性的結(jié)果中篩選出最佳選擇,，整個方法使用了一種基于圖形的專門軟件來闡明所有檢測的可能性結(jié)果中的最佳結(jié)果,。

【7】Nature：科學(xué)家成功利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對肺癌患者進(jìn)行早期診斷

doi：10.1038/s41586-020-2140-0

日前,，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自斯坦福大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究或有望利用機(jī)器學(xué)習(xí)手段來檢測人類患者機(jī)體中的早期肺癌,，文章中,，研究人員分析并檢測了這種機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng),，以及其尋找血液樣本中的循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）的能力。肺癌是一種最常見的致死性癌癥,，與很多癌癥一樣,，肺癌發(fā)現(xiàn)得越早，患者的生存機(jī)會就越大,；但很不幸的是,，目前研究人員僅能通過CT掃描來對肺癌進(jìn)行診斷，這種檢測手段不僅昂貴而且假陽性率較高,，基于這一原因,，研究人員一直想通過研究開發(fā)出能在早期階段對肺癌進(jìn)行診斷的血液檢測手段。

新型的血液檢測手段將會涉及對血液樣本中的ctDNA進(jìn)行篩查,，隨后研究者開始轉(zhuǎn)向開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng),，此前研究結(jié)果表明，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)有望識別出早期乳腺癌和其它類型的癌癥,。這項(xiàng)研究中,，研究人員訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，使其能夠識別出與非小細(xì)胞肺癌相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù),，一旦該機(jī)器模型進(jìn)行了訓(xùn)練,，其就能對既定患者的肺癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效評估。

【8】Science子刊：我國科學(xué)家開發(fā)出針對ctDNA甲基化特征的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來診斷結(jié)直腸癌

doi：10.1126/scitranslmed.aax7533

在一項(xiàng)新的研究中,，來自中國中山大學(xué)腫瘤防治中心等機(jī)構(gòu)研究人員使用了一種針對癌癥甲基化特征的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來診斷結(jié)直腸癌,。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science Translational Medicine期刊上；在這篇論文中,，他們描述了他們診斷和預(yù)測結(jié)直腸癌的新方法以及它的效果如何,。

當(dāng)前，檢測結(jié)直腸癌的金標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)腸鏡檢查---不幸的是,，這種方法是侵入式的,，這會讓患者感到不舒服和尷尬,。鑒于此,，許多人放棄了測試，可悲的是,，其中的一些人患上了結(jié)直腸癌，但長時間未被發(fā)現(xiàn),。拒絕檢測是有問題的，這是因?yàn)榻Y(jié)直腸癌是全球第三大致命癌癥?？茖W(xué)家們意識到了這個問題，并繼續(xù)尋找其他方法來檢測這種疾病,。一個有前景的研究領(lǐng)域涉及在血液中尋找這種疾病的標(biāo)志物,，這種方法的侵入性要小得多,。不幸的是，這樣的測試仍然不如結(jié)腸鏡檢查有效,。在這項(xiàng)新的研究中,，這些研究人員研究了組合使用兩種診斷工具來提高準(zhǔn)確性的可能性,。

【9】Cell Rep：利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來尋找新型腫瘤基因突變 助力新型抗癌療法的開發(fā)

doi：10.1016/j.celrep.2018.03.046

近日,，一項(xiàng)刊登在國際雜志Cell Reports上的研究報(bào)告中,，來自賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員通過研究表示,，作為新興的精準(zhǔn)醫(yī)療研究領(lǐng)域,，將來自癌癥患者腫瘤的特殊遺傳信息與療法選擇進(jìn)行有效匹配或許無法有效鑒別出所有對特殊療法能夠產(chǎn)生反應(yīng)的患者,，而來自患者的其它分子信息或許就能夠揭示這些所謂的“隱藏反應(yīng)者”。

研究者Casey Greene表示,，靶向性序列能夠幫助尋找攜帶特殊突變且能對抗癌藥物非常易感的個體,，但很多人群常常會缺失這些突變,，因此機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)（machine learning approaches）或許就能夠改善這種狀況,，幫助研究人員治療患者進(jìn)行合適的治療,。文章中,，研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對腫瘤中的異常蛋白質(zhì)活性進(jìn)行分類，這種人工智能能夠幫助開發(fā)出特殊的計(jì)算機(jī)程序,，利用新型數(shù)據(jù)來學(xué)習(xí)并且進(jìn)行決策制定,，研究人員所開發(fā)出的算法能夠在癌癥基因組圖譜 (TCGA)中進(jìn)行搜索,，將來自33種不同癌癥類型的遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，同時研究者Greene及其同事還能利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)的信息進(jìn)行深入分析,。

【10】Nature重磅,！機(jī)器學(xué)習(xí)更準(zhǔn)確鑒定腦瘤種類,！

doi：10.1038/nature26000

一個國際團(tuán)隊(duì)將甲基化指紋信息輸入到一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法中，以找到不同種類的腦瘤,。在他們發(fā)表在《Nature》上的文章中，該團(tuán)隊(duì)描述了他們?nèi)绾瓮ㄟ^研究DNA甲基化指紋信息創(chuàng)造一個可以鑒定中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的系統(tǒng),，同時他們還報(bào)道了這種算法的準(zhǔn)確率,。

對醫(yī)生而言,，準(zhǔn)確鑒定病人特殊種類的腫瘤很困難,，因?yàn)闄z測種類很少，但是腫瘤種類卻很多,，現(xiàn)在已知超過100種，還有一些未知的腫瘤,。在這項(xiàng)研究中,，研究人員研究了甲基化,，這個過程會誘導(dǎo)DNA功能改變，尤其是抑制基因轉(zhuǎn)錄,。甲基化是一個正常過程,，它的特點(diǎn)就是會留下特殊的信號。值得注意的是癌細(xì)胞中也會發(fā)生這個過程,，因此研究人員嘗試了使用樣品中腫瘤細(xì)胞的這種特點(diǎn)作為指紋信息來鑒定腫瘤種類。他們創(chuàng)造了一個基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的系統(tǒng),，使用甲基化指紋信息作為它的學(xué)習(xí)材料,。（生物谷Bioon.com）

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