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2021 年 10 月 28 – 29 日，世界科技青年论坛暨《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”（TR35）全球-亚太区线下发布仪式在杭州未来科技城成功举办。本次活动由杭州未来科技城（海创园）管委会指导，DeepTech 主办。
作为中国青年科学家代表，上海交通大学医学院分子医学研究院研究员韩达针对全球科学发展形势以及对智能核酸分子诊断相关的研究成果分享了自己的看法。
韩达表示：“最近几年海外人才回国的数量日益增加，海外青年力量也越来越强大。一方面由于中国科研条件及生态环境越来越好，另一方面中国对于科研事业巨大的支持和帮助，为年轻人提供了难得的发展机会，这也是中国科研力量的展示。”
28 日下午，在一场有关 “生命科学” 的圆桌对话中，韩达进一步谈到，数据与智能的结合是生命科学未来发展的趋势之一。
图｜TR35 生命科学主题圆桌论坛
譬如，如何利用计算机计算能力和数据多方面的能力提高或改进生物技术，进行生物技术结果预测，一些药物和设计相关的研究，应该是一个比较有潜力的方向，他希望利用已有的知识或研究基础找到解决问题的方法。
未来有望实现 “肿瘤风险” 居家自检
韩达团队主要聚焦于核酸的分子诊断相关研究，该工作的主要内容是从分子层面检测变化，进而提供更加准确的早期诊断信息。
该团队认为在人脑和电脑之间还有一类可以做信息处理的工具-分子大脑，可以把分子编程成反应网络来执行人脑或者电脑的功能，他们主要的研究工具就是用分子大脑执行相关的分子诊断。
核酸作为自然界存在的大分子，人们对其化学、物理、生物的性质已经有较为成熟的研究，核酸在体外可以很容易进行化学合成，用 DNA 合成仪可以合成 150-200 个碱基这样的核酸单链序列，有这些材料和材料性质作为基础就可以构建分子大脑。
分子计算最重要的一个应用场景是肿瘤早期的诊断。毫无疑问，肿瘤对人类健康来说是一个大的威胁，做肿瘤早诊早期筛选有两个问题比较重要，一是如何精准、灵敏地检测到重要的标志物，二是如何实现检测结果的有效分析，将结果与疾病判定高度关联起来。
目前，临床上也有一些针对肿瘤早期诊断的标志物，包括蛋白、循环肿瘤细胞、循环肿瘤 DNA（ctDNA）、外泌体、RNA 等等。同时，无论是哪种标志物，单个标志物做诊断的敏感性和特异性都是远远不够的。多个标志物组成的 panel 可以帮助解决这个问题。
该团队的设计思路是用数据计算来构建一个肿瘤早期诊断的模型，用分子计算的方法执行这类模型，这样就可以把多个标志物的识别、分析与结果报告整合起来，直接实现肿瘤的早期诊断，这种方法最大应用场景就是未来可以实现肿瘤等疾病的居家自检。
图｜上海交通大学医学院分子医学研究院研究员韩达
韩达表示：“我们设计了一些核酸分子探针，这些探针可以执行一些用机器学习方法构建的数据学习模型中的一些算法，我们把这个探针在实际样本中进行验证，最后报告结果可以精确区分疾病和健康两种不同的状态。整个过程具体可以分为两个步骤：
首先，筛选标志物与现在用的方法也比较一致，比如去 TCGA 数据库里发掘数据，用生物信息学方法进行分析，建立一些数据模型，找到一些标志物，该团队标志物做的最多的是 RNA 类标志物，包括 miRNA、mRNA 等。
其次，该团队设计了一些基于核酸的探针，可以精确执行加法、乘法、减法等运算。
用核酸计算方法实现临床分子诊断
做肺癌早期诊断时，该团队也构建了一个较为简单的数据模型，通过提取病人的血清，把病人血清里面的几种 miRNA 提取、扩增并计算出来，然后读取分子计算结果，就可以把肿瘤患者和健康人体的样本区分开。
据悉，该团队用此方法目前做了近 300 多例肺癌，包括一期、二期、三期病例，准确率可达 85% 左右，但是距其目标的 90% 还未达到，因此在方法优化上还有进一步提升的空间。
另外，核酸分子计算还可用于急性呼吸系统感染的病因诊断，这种应用的标志物选择的依据是人体免疫细胞对细菌病毒感染之后产生的 mRNA 表达谱不同。
该团队建了一个数据模型，其中 7 个 mRNA 的表达跟细菌和病毒感染具有紧密关系，可以把细菌病毒区分开，利用核酸计算的方法，可以实现急性呼吸系统感染病因诊断的全自动检测，准确率达到了 88%，高于现有的临床检验方法。
核酸计算的方法也可以在不用测序的情况下实现血型的精准判定，该团队所做的近 80 多个血型样本和测序的结果 100% 吻合。
除了上述两种应用场景，核酸计算方法还可以做胰腺癌的早期诊断，目前所测的 140 个样本都是一期至三期的胰腺癌，与健康样本区分的准确度接近于 100%，说明该模型目前在 140 例左右的病例数的判别上效果较好。
韩达表示：“我们通过机器学习建立模型，设计核酸计算探针实现了靶标识别、分析、结果输出的全流程整合，无需人工分析与解读，未来希望把技术应用在不同疾病的早期诊断和精准诊断当中。”
做科学思考比方法论更重要
科学技术的前进发展，既离不开科学理论与技术方法的创新，也离不开科学的代代传承，科学是项需要付诸耐心，有时间积淀的伟大事业，正如 “35 岁以下科技创新 35 人” 一样，每一年都有新一批青年科学家涌现出来，20 余年的历史交织形成了特别的图谱，记录下了独特的传承。
韩达表示：“导师不光教会我们做实验和搞科学方法，更重要的是教会我们如何思考，做科学或者思考的方式会影响到更年轻的一代的科研工作者。”
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