AI可协助确诊神经发育妨碍！！

近日，来自加拿大安多伦多市病童医院使用基因组学中心MohammedUddin和MarcWoodbury-Smith，以及来自纽卡斯尔大学神经迷信研讨所的YujiangWang，三位迷信家在Nature的子栏目数字医学发布了一篇讨论人工智能在神经发育妨碍精准医疗中的使用的文章。

精准医疗是一种医疗途径，它采用多种技术来指点为患者量身定制的诊断和医治。包括高功能计算和大型生物数据集在内的技术，这些技术的可用性关于完成对医疗保健发生影响的精准医疗途径至关重要。该战略的中心是一组计算机算法，用于辨认多维数据集中的形式，然后依据单个患者的类似数据的可用性停止预测或优化。人工智能算法将基于分类或形式辨认的学习战略使用于输出数据，以便可以从将来的数据集中停止预测。例如，在临床医学中，能够触及到运用病理标本的后果来预测新患者的病理标本的诊断和医治。

神经发育妨碍在儿童晚期就开端发病，并影响到许多功用范畴，包括认知和执行功用、言语和社会功用、运动功用和行为控制。许多不同的诊断被归入这一类，包括智力残疾、自闭症谱系妨碍、留意缺陷多动妨碍、抽动妨碍和其他运动妨碍。癫痫和其他早发性脑疾病，也被归类为NDD。自闭症和多动症等是一种罕见的终身性疾病，男性比女性更容易遭到影响。相比之下，一些综合征性NDD，特别是单基因疾病，一般十分稀有。有不同水平严重水平的患者，两个或两个以上的NDD诊断共病是罕见的。除了某些癫痫综合征可以依据脑电图的后果更明白地诊断外，大少数NDD，包括癫痫自身，都是依据直接察看或家人病史确定的症状来诊断的。这是特别有成绩的，由于牢靠信息的无效性因集体而异，甚至专家意见因临床医生而异，因而诊断认可往往不是决议性的。此外，由于这类疾病的开展性质，随着工夫的推移，临床状况能够会有所不同，随着儿童的生长，症状会变得或多或少的严重。显然需求一种更波动和客观的办法来对患有NDDs的集体停止分类，但目前这种诊断途径中的模糊性是神经发育妨碍精准医疗施行的一个重要妨碍。

功用性磁共振成像可以高分辨率捕获大脑活动，是90年代NDD诊断和医治中的一个重要目标。从那时起，人类基因组被绘制出来，外显子组和全基因组测序技术曾经招致检测出数百个ASD和其他NDD的致病基因和位点。现实上，对有遗传异常高风险的重生儿停止外显子组或基因组测序正变得越来越频繁，而且本钱效益也越来越高。随后，转录组测序依赖技术的呈现在2011年树立了艾伦发育人脑图谱，2012年对人类基因组中的非编码元素停止编码数据库剖析，2017年对人类细胞图谱停止编码。在2012年和2014年时期，还启动了多个专注于NDD的测序结合体，目的是辨认与疾病相关的变异，并使外显子组和WGS数据可供迷信界进一步研讨。思索到大少数已鉴定的遗传变异具有未知的致病性，而对功用性结果知之甚少，2012年作为基因编辑工具的CRISPR/Cas的发现使迷信家可以更好地描绘已鉴定的遗传变异。

近年来，AI在自闭症妨碍、癫痫性脑病、智力妨碍、留意缺陷多动妨碍和稀有的遗传性疾病中失掉了使用。在文章中讨论的NDD中的AI时，将思索三层剖析。最重要的主题是将这些办法使用于多维NDD生物数据集，以及其中的复杂性。

AI关于辨认因果基因和位点至关重要。虽然目前对严重综合征的遗传诊断的无效率约为50%，但依然不晓得NDD的基因或位点。AI最近在改善NDD的遗传诊断方面获得了不小的效果。如DeepSEA是一种深度算法，它从序列数据中从头预测非编码变量效应。该模型运用大规模染色质剖析数据，包括转录因子结合、DNase-I敏理性和组蛋白标志谱，来预测非编码变异的功用结果。

在NDD这些疾病中运用AI，存在深表型和大规模组学数据的复杂性。AI如将彻底改动NDD患者的医疗效劳，仍有一些次要妨碍需求处理。例如，环境的调理作用，在技术方面，由于用于搜集数据的不同办法、工具和协议等等。

AI是医治干涉和药物设计的前沿。目前，美国食品和药物管理局同意的针对神经和肉体疾病的靶向基因特异性药物有51种。测序技术的呈现次要集中在促进晚期准确诊断的施行上。准确医治仍是NDDs的一大应战。最近，基因组编辑技术和反义寡核苷酸疗法的呈现，使迷信家可以模仿细胞表型，协助确定准确的分子靶点。例如，CRISPR/cas9的使用有助于在诱导多无能细胞中敲除CHD8基因的功用拷贝。敲除的iPSCs显示了数千个基因在神经祖细胞中的差别表达，并影响了晚期分化的神经元。99CRISPR/cas9或其他cas家族蛋白依然容易出错，实验成功率不高。将来的希望是CRISPR/cas9、反义寡核苷酸医治和基于基因医治的技术将使我们可以检测出NDD中大少数渐变基因的准确靶分子。这最终将招致设计目的分子来抑制或毁坏错误途径的实验途径。这种药物设计将需求鼎力推进人工智能算法的完成。

AI曾经在影响医疗保健，研讨人员也希望迄今为止在癌症和心血管疾病方面获得的一些成功也将在NDD中看到。需求对新的医治办法停止严重投资，这些新的医治办法将映射到不同的疾病类别和亚类，并且研讨人员需求远离现有的诊断构造，以接触更为两头的生物驱动的表型程度，其可以更清楚地映射到医治反响和临床后果。医疗保健部门面临着一项艰难的义务：需求开展根底设备，在医疗保健专业人员之间停止专业的知识翻译，并与效劳用户本人参与开发新的临床途径。对短期的投资一定会有临时收益，既可以节省精细医疗带来的财政开支，也可以最终改善民众的安康情况。