想象一下，斯巴达体育场（Spartan Stadium）挤满了75,000名身穿绿色和白色球衣的球迷，但其中只有一个人穿着纯绿色的衬衫。找到这个人会非常困难。而这正是科学家在血液中寻找疾病标志物——即生物标志物时面临的挑战。不仅如此，研究人员需要搜索的信息量相当于10万个体育场。
为了应对这一难题，密歇根州立大学（Michigan State University）的研究团队与奥古斯塔大学（Augusta University）、卡罗林斯卡研究所（Karolinska Institute）和斯坦福大学（Stanford University）的科学家合作，运用了纳米医学、人工智能（AI）以及因果关系研究方法。
他们的目标是寻找与转移性前列腺癌和动脉粥样硬化（导致动脉阻塞的病症）相关的稀有生物标志物。这项研究成果最近发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。
“受疾病影响的细胞会将蛋白质和其他生物分子分泌到血液中。这些蛋白质为患者的健康状况或疾病提供了重要的线索，并且可以被收集和研究。一旦识别出来，它们将为个性化医疗或精准医学的发展铺平道路。”密歇根州立大学人类医学院放射科和精准健康项目的副教授莫尔特扎·马哈茂迪（Morteza Mahmoudi）解释道。
发现的过程
“人类血浆中含有许多不同的蛋白质，而最稀有的那些蛋白质往往包含关于疾病的宝贵信息。”马哈茂迪解释说，“为了放大低丰度血浆蛋白中的信息，我们将肉眼无法看到的微小颗粒——纳米颗粒引入血浆样本中。接着，我们利用人工智能和因果关系分析结果。这就是我们如何识别出转移性前列腺癌和动脉粥样硬化的潜在生物标志物。”
他补充道：“这是首次将纳米医学、蛋白质冠状层、人工智能和因果关系结合起来用于识别疾病原因。我们对此感到兴奋，因为这一发现有可能推动前列腺癌和动脉粥样硬化的早期检测，并开发针对性疗法。”
马哈茂迪还指出，密歇根州立大学的研究人员穆罕默德·加塞米（Mohammad Ghassemi）、博尔祖·博纳卡尔帕尔（Borzoo Bonakdarpour）和梁亮（Liangliang Sun）对这项研究做出了重要贡献。资助来源包括美国心脏协会（American Heart Association）、美国国防部前列腺癌研究计划的医生研究奖、美国国家癌症研究所（National Cancer Institute）和美国国家科学基金会（National Science Foundation）。
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