陈根：免疫系统的数字孪生，让医疗更精准_风闻

文/陈根

5月20日，在《njp Digital Medicine》杂志上发表的一篇文章，指出了国际社会为创建人类免疫系统的数字孪生体所做的一系列计划。

内布拉斯加大学林肯分校的生物化学家Tomas Helikar的这篇论文概述了科学界在建立、开发和应用免疫系统的数字孪生体时应该采取的路线图。他是来自世界各地6所大学的10位合著者之一。

简单来说，数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。这个“数字克隆体”被创建在信息化平台上，是虚拟的。与电脑的设计图纸又不同，相比于设计图纸，数字孪生体最大的特点在于，它是对实体对象的动态仿真。也就是说，数字孪生体是会“动”的。

但回顾过去，数字孪生更多的是应用在制造业领域，从过去飞机、汽车、船舶等高端复杂的制造业，制造这些产品的工业装备行业，发展到高科技电子行业的电子产品，日常生活消费行业的时装鞋帽、化妆品、家居家具、食品饮料消费产品。尽管数字孪生系统起源于智能制造领域，但现在，研究人员认为，在生命科学领域，数字孪生同样可以发挥巨大作用。

其中，免疫系统的数字孪生体的构建或将成为一个突破，可以为各种疾病提供精准医疗，包括癌症、自身免疫性疾病和病毒感染，如COVID-19。其第一步是创建一个反映常见生物机制的通用模型，但研究人员最终的目标是在个人层面上制作虚拟模型，这将使医生能够提供为个人精确设计的治疗。

内布拉斯加大学林肯分校的生物化学家Tomas Helikar表示，这是一项需要计算生物学家、免疫学家、临床医生、数学家和计算机科学家合作的努力。试图将这种复杂性分解成可衡量和可实现的步骤一直是一个挑战。

Helikar的参与部分是受到他7岁儿子的启发，他在婴儿时需要进行肺部移植。这导致他终生通过强大的免疫抑制药物小心翼翼地平衡他的免疫系统，以防止器官排斥反应，同时保持感染和其他疾病。

Helikar表示，他们的梦想和目标是将其用于个人层面的精准医疗。要知道，随着时间而改变，人体的免疫系统也被编程和重新编程，并随着时间的推移进行调整。人体的免疫系统从出生就开始发展，随着我们年龄的增长，逐渐走向衰老。Helikar认为，癌症长期困扰人类，正是因为免疫系统的发展没有跟上。而创建数字孪生体，将帮助人们更细致地了解我们免疫系统的变化。

其他共同作者包括佛蒙特大学的Gary An、巴黎萨克雷大学的Anna Niakaris和欧洲生物信息学研究所的Rahuman S. Malik Sheriff。虽然这一探索可能需要数年时间和数亿美元，但研究人员都认为，这是可以实现的，实际上，这也是必然实现的。