央广网北京9月19日消息 近日,中华中医药学会组织开展“2021年度中医药十大学术进展”系列解读,第六期主题为“生物传感人工智能(AI)算法融合的中医过敏/平和体质差异靶点科学解码”

由王琦院士提出的体质辨识是实现慢病防治关口前移和“疾病共同预防”的重要抓手。北京中医药大学吴志生教授与王琦院士研究团队,以临床真实世界样本为载体,创建了半导体材料生 物芯片、AI 新算法、分子对接及斑马鱼生物模式的关键技术集成体系,首次实现了基于中医(过敏)体质的生物传感与 AI 算法技术融合;提供了过敏体质、平和体质的差异化证据,以及调节过敏体质的中药复方过敏康干预前后过敏体质的差异化证据,并首次实现了基于中医(过敏)体质的中药复方关键质量属性智慧辩识,为体质可分、体质可调提供了新的科学证据。

研究背景

我国慢病人数快速攀升,疾病种类不断增加,疾病防治关口前移和疾病的共同预防问题亟待解决。“健康中国战略”提出推动从以治未病为中心到以人民健康为中心的历史性转变。中医特色的预防理念“治未病”成为健康中国战略的重要措施。王琦院士提出的体质辨识是实现慢病防治关口前移和“疾病共同预防”的重要抓手。然而,中医体质的科学辨识解码是当前亟待攻克的关键问题之一。该研究团队多年致力于中药制造工程学交叉学科研究,围绕中药制造可有效性、可测性和可控性问题,集成生物传感前沿技术和 AI 算法,建立了生物传感与信息技术融合的中药制造有效性传感器技术和装备平台。基于此,该研究提出基于生物传感技术融合 AI算法的中药调节中医过敏体质生物学机制的中药制造有效性研究策略,同时为中医体质可辨/可调及慢病防治提供科学证据。

研究方法及结论

针对中医体质可辨/可调的生物机制不清晰导致中医治未病不精准和中药制造有效性无保障的难题,以过敏体质发病率第一的过敏性鼻炎为示范,设计以下研究方案:①以调节过敏体质的中药复方和临床真实世界样本为研究载体,采用人蛋白质组芯片先后测定了平和体质、过敏性鼻炎患者和过敏康干预过敏性鼻炎患者的血清1000份和70个关键因子,研制了 Bagging-偏最小二乘法-判别分析(Bagging-PLS-DA)、Boosting-PLS-DA模型,筛选得到过敏康干预过敏性鼻炎的关键蛋白可能为巨噬细胞移动抑制因子(MIF)和白细胞介素-1β(IL-1β);②构建关键靶点MIF和IL-1β修饰的高灵敏度和强专属性高电子迁移率晶体管(HEMT)生物传感器,发现 5-O-甲基维斯阿米醇苷、升麻苷等3种天然小分子与MIF、IL-1β具有非常强的作用,解离常数达到1×10-11 mol·L-1;③采用斑马鱼药效实验、网络药理学和分子对接技术相结合的方式验证了生物传感的准确筛选能力。研究创建了半导体材料芯片、AI新算法、分子对接及斑马鱼生物模式关键技术集成,首次实现了基于中医(过敏)体质的生物传感与AI算法技术融合;提供了过敏体质与平和体质的差异化证据、过敏康干预前后过敏体质差异化证据,首次实现了基于中医(过敏)体质的中药复方关键质量属性智慧辩识,为体质可分、体质可调的科学阐释提供了新的证据。

研究价值

该研究创建了半导体材料芯片、AI新算法及斑马鱼生物模式关键技术集成体系,实现了基于中医(过敏)体质的生物传感与AI算法技术融合;并提供了平和体质、过敏体质和过敏康干预前后的差异化生物机制,以及过敏康干预过敏性鼻炎的潜在靶点,首次实现了基于中医(过敏)体质的中药复方关键质量属性智慧辩识,为阐释体质可分、体质可调提供了新的科学证据,相关成果已发表,并申请发明专利7项,其中授权5项。

社会价值

该研究建立的生物传感融合 AI 算法的中医过敏体质可辨/可调研究策略为慢病防治提供了重要技术支撑。此外,基于中医体质辨识的物质基础和生物学机制,集成质量设计理念,构建了中医方剂关键质量属性与关键工艺参数间的相关性模型,产学研用建立了中医体质可调产品制造系统技术体系,形成了以调节体质基础方过敏康方、脱敏定喘汤为代表的质量源于设计可靠性名老中医验方产品。成果产生的社会效益进一步形成了以鼻渊通窍颗粒和散风通窍滴丸等制剂为代表的中药制造有效性控制体系。此外,该研究所创建技术体系可辐射应用于其他中药大品种,解决中药(大品种)制造有效性的科技难题,具有重要的社会价值。

研究团队

北京中医药大学吴志生教授与王琦院士研究团队

代表性成果于2021年9月在Biosensors and Bioelectronics上发表,获得授权发明专利5项。

编辑:姜秀平
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