【攜手共研】AI大數據析腦癌 落藥精準防復發
科大夥天壇醫院建預測平台 逐個細胞探索對藥物反應
［編者按］在建立國際創科中心願景下，為進一步推動香港與內地的科技交流協作，國家科技部及香港特區政府近年推出「內地與香港聯合資助計劃」，透過更多元化的撥款，鼓勵兩地大學、科研機構和科技企業發揮彼此優勢，整合產學研力量，共同進行具備豐富合作元素的創新研究。因應香港創新及科技基金早前公布計劃下第一批獲雙方攜手資助的項目，香港文匯報聚焦其中數據與人工智能、生物技術等領域，邀請多名負責的本地大學學者分享其尖端前沿研究，展示香港科研的卓越水平，以及兩地科研合作的最新面貌。
膠質母細胞瘤（GBM）是導致腦癌的主要成因之一，香港每年有30至200個發病個案，此症非常致命且治療十分困難，患者不僅要進行一系列的開顱手術、放療及化療，且復發率幾乎是100%。為攻克這個「不治之症」，香港科技大學生命科學部和化學及生物工程學系副教授王吉光，於「內地與香港聯合資助計劃」支持下，聯同北京天壇醫院神經外科研究所，以創新的人工智能和大數據技術針對腫瘤細胞開展「單細胞分析」，探索細胞對藥物的反應及變化模式，並進一步整合成多模態數據及建構藥物預測平台，從而尋找更有效的治療新方案，為患者做到精準治療。 ◆香港文匯報記者 鍾健文
王吉光解釋指，腦膠質母細胞瘤有個很大的特點，就是每個腫瘤細胞都不一樣，這會產生兩重異質性，不僅是患者與患者之間腫瘤細胞不同，同一患者內部腫瘤的單細胞也有差異，故研究過程中涉及的不只是做一些生物技術，更要做大量計算分析，才能針對每個患者自身的情況量身訂製適合的治療方案，包括考慮患者的腫瘤細胞基因突變、年齡、種族等。
為亞洲人量身定製治療方案
他特別指出，現在整個亞洲在用的治療方案其實都是歐洲和美國發明的，只證明了對歐美人士有效，但當應用到亞洲人身上，可能會有不同的影響，「所以我們應該針對亞洲人量身定製更有效的治療方案。」
為此，王吉光與北京天壇醫院神經外科研究所合作，天壇醫院負責患者的治療和醫療數據收集，科大團隊則負責大數據分析，並建立針對治療癌症的數學模型及人工智能系統。此外，王吉光亦有與香港的威爾斯親王醫院合作，以便收集更多患者數據，並進行基因組學分析。
至於新技術的實際運作，王吉光指，現行的癌症分析技術是將患者所有癌細胞一起做分析，而新技術則是將患者的癌細胞一個一個的拿出來做「單細胞分析」，「這可以幫忙我們去理解每個患者的細胞在治療前後有什麼差異和突變、每個細胞對於藥物的反應，以及最終是怎樣產生抗藥性」，這樣去了解抗藥機制，可以更有效用藥來防止復發。
此外，用作分析的數據不限於患者的基因組學數據，還包括一些影像資料，例如磁力共振及一些病理學的切片，用來觀察細胞的形態、屬於良性或惡性等，這些加起來就是一個「多模態數據整合」。基於這種數據分析，王吉光和團隊會使用人工智能方法建立癌症的數學模型，以幫助醫生更加精確去診斷病情。
AI或能取代病理學家
王吉光指出，人工智能在系統中有兩個作用。除了透過將病理切片放大幾百倍，閱讀每個細胞的形態，幫助病理學家盡快診斷病人是否確診癌症及屬第幾期外，它也可因應診斷結果，進行更全面的治療藥物預測，例如用一秒鐘掃描所有可能治療方案，並進行評估，再篩選和建議合適方案，供醫生從中選擇最佳治療方案。雖然現階段人工智能系統只是擔當輔助醫生的作用，但其優點是更客觀和更準確，可通過深度學習來累積經驗，故王吉光預期，在不久將來人工智能或可在某程度上取代病理學家的工作。
是次項目的香港部分獲「內地與香港聯合資助計劃」近175萬元的資助，研究期至2023年12月為止，目前正處於驗證階段。
除上述有關的「單細胞分析」探索外，王吉光過去亦曾利用數據科學和計算技術研究精準醫療，發現多個具臨床意義的基因突變。在剛過去的一月初，他便因此獲頒由中國工程院院士鍾南山授權的首屆「鍾南山青年科技創新獎」，以表揚其對醫學及生命科學作出貢獻，王吉光為唯一得獎的香港學者。
