2022年第8期

|  要  目  |

-产业评论-

  关注“人工智能+生物”领域发展 推进合作区深入布局

-科研简讯-

1.国际间全息隐形传态首次实现

2.3D石墨烯泡沫制成先进压力传感器

3.最新人工微管可助微纳米机器人“逆流而上”

  4.科学家利用猪皮制成眼角膜使盲人重获光明

|  产业评论  |

关注“人工智能+生物”领域发展 推进合作区深入布局

    一、人工智能开启数字生物学新时代的开端

英国的人工智能公司“深层思维”近日宣布，该公司开发的人工智能程序AlphaFold2已可预测出约100万个物种的超过2亿种蛋白质的结构，涵盖科学界已编录的几乎每一种蛋白质，这些信息已上传至可公开访问的“阿尔法折叠蛋白质结构数据库”，可应用在疟疾疫苗开发、抗生素耐药性与塑料污染等场景中，帮助研发人员加速新药研发。近期该公司在《自然》上发表论文阐述了AlphaFold2的技术细节。

蛋白质结构预测是生物学的重要“圣杯”，也是人工智能落子生命科学领域最炙手可热的研究之一。研究蛋白质结构，有助于了解蛋白质的作用，理解蛋白质如何行使其生物功能，认识蛋白质与非蛋白质之间的相互作用，对于生物学、医学和药学等都非常重要。在数据来源和应用方面，也需要药厂、医院等进行协同和联动。未来更多的医药企业、机构，以及人工智能公司，将携手做大人工智能+生物产业，可以预期该复合领域将快速、爆发式发展。

二、国内跟进布局避免“人工智能+生物”领域“卡脖子”

复旦大学复杂体系多尺度研究院院长马建鹏指出，虽然人工智能深层思维公司面向用户开放测试数据，但仅仅是表层结构开源，底层技术并未开源，如国内不跟进布局，将会又是一个“卡脖子”的核心领域。

为紧跟“人工智能+生物”领域的突破性发展，目前北京、上海都已跟进布局，上海企业天壤智能科技有限公司XLab团队发布的自研蛋白质结构预测平台TRFold，其基于第十四届国际蛋白质结构预测竞赛（CASP14）的蛋白质测试集进行内测，取得82.7分（TM-Score，评估蛋白质结构拓扑相似性的指标），仅次于排名第一的AlphaFold2，这是国内目前所有公开蛋白质结构预测模型中的最好成绩。同时国内冰洲石生物科技(上海)有限公司近期宣布完成近亿美元融资，致力于运用深度学习和物理建模的方式在海量数据上进行训练得到的计算模型来替代生物学和化学实验，以此来加速创新药的研发。北京深势科技则推出一款蛋白质结构预测工具Uni-Fold，并同时开源训练代码和推理代码，可供各界科学家和企业家测试使用。

三、关注前沿创新领域发展推进合作区深入布局

 为打造生物医药创新生态新高地，当前合作区深圳园区已建设完成国际生物医药产业园一期、二期工程。未来国际生物医药产业园三期工程、深港开放创新中心、澳門新葡萄新京6663综合服务中心等专业科研空间也将相继落地，可进一步为生物产业链条聚集提供空间，且合作区已为包括生物医药在内的企业提供了最有诚意、最有含金量的政策，投入“真金白银”，在人、财、物及配套方面实现深港相关政策全链条协同支持。

目前合作区内已入驻数十家生物医药创新研发企业和机构，着重开展基础研究和应用基础研究、产业核心攻关、科技成果中试转化、科技创新专业服务。其中有“人工智能+制药”领域最具代表性的独角兽企业晶泰科技，借助智能化自动化的药物研发新模式，晶泰科技已经在小分子药物发现、抗体药物发现、智能化学合成等应用场景取得进展。

随着人工智能加速生命健康与生物医药领域向着更快速、更精准、更安全、更经济、更普惠的方向稳步发展，未来会有更多的企业参与到国际最前沿的生命科学领域的应用中，开辟出一条“人工智能+生命科学”的应用之路，特别是以解决蛋白质结构预测问题为起点，将重构制药流程，提供疾病治疗和个性化医疗新模式。因此建议合作区关注本土孵化的“人工智能+生物”领域高成长性企业，进一步招引有实力的企业落地，提升整体产业集群价值，在政策资金上为人工智能+生物企业的招引、发展、培育、壮大、成熟提供更多支持。另外可通过建立全面的运营服务体系，打造“产业园区+创新孵化器+产业基金+产业联盟”的产业服务模式，形成成熟的产业生态，通过引导拥有自主知识产权的人工智能核心技术企业和研究机构，开启生物医药研究的新高地。

|  科研简讯  |

国际间全息隐形传态首次实现

近日，加拿大科学家首次实现了国际间双向全息传输——将一个人以全息图像的形式从美国阿拉巴马州传输到加拿大安大略省，团队其他人的全息图被传输到阿拉巴马州亨茨维尔市。全息传输是全息图和远距离传输的组合，指人或物体的全息图被瞬间传送到另一个位置。本次实验的进展是首次实现了国际间双向全息传输。本研究使用的硬件和软件来自微软全息透镜设备和Aexa公司的软件，此外，还涉及一种特殊的相机，它可创建一个物体（或人）的全息图像，然后将其发送到目的地。另一端的用户戴上全息透镜，就能看见传输过来的物体。如果两人都戴上全息透镜，就可在自己的环境中互动，就像在同一物理空间。研究人员表示，这种瞬间实现长途旅行的技术未来有望在远程医疗领域大显身手，如将医生“全息传输”到农村或偏远地区提供医疗服务，而且这一技术的成本将大大低于救伤直升机和医疗旅行的成本，或能为医疗系统节约大量成本。此外，也可用于太空探索领域。

微评：全息技术已在教育、传媒领域得到展示应用，随着科技的进步和各项技术瓶颈的突破，全息行业将迎来新一轮的发展，预期将会产生巨大的经济和社会效益。

3D石墨烯泡沫制成先进压力传感器

据发表在最新一期《先进工程材料》期刊上的论文，苏格兰一个研究团队开发出一种先进的压力传感器技术，有助于改进机器人系统，如用于机器人假肢和机械臂。近年来，机器人行业取得了令人瞩目的进步，然而，由于缺乏感知能力，机器人系统往往无法轻松执行某些任务。为了让机器人充分发挥其潜力，需要能够提供更大触觉能力的精确压力传感器。由西苏格兰大学、英国集成石墨烯有限公司牵头的研究团队正在开展一个机器人系统先进传感器开创性项目，旨在开发提供触觉反馈和分布式触摸的精确压力传感器，增强机器人的能力，帮助提高它们的灵活性和运动技能。新型传感器由3D石墨烯泡沫制成，在机械压力下具有独特性能，传感器使用压阻方法，这意味着当材料受到压力时，它会动态改变其电阻，很容易检测并适应所需的从轻到重的压力范围。据介绍，该类传感器能够模拟人类触摸的敏感性和反馈特点，这种特性使其适合用于疾病诊断、能量存储等多种领域。新传感器的发明将为机器人从外科手术到精密制造等应用领域带来巨大应用价值。

微评：无论是提供信息输入系统，还是赋予机器人系统类似人类的运动技能，压力传感器都是至关重要的元件，3D石墨烯泡沫材料由于其出色的电气、机械和化学性能，将结合信息技术在传感器领域具有非常好的应用前景。

最新人工微管可助微纳米机器人“逆流而上”

   来自苏黎世联邦理工学院中国籍研究人员顾红日基于马达蛋白（利用ATP水解所释放的能量驱动自身沿微管或微丝定向运动的蛋白）的工作机制，设计出了一种磁性人工微管。在微管的帮助下，磁性微纳米机器人可以在体内复杂的环境中克服血流阻力，就像马达蛋白一样稳定运行，从而实现精准给药。相关研究近日发表在《自然-机器智能》上。研究人员通过设计磁性人工微管和磁性微纳米机器人的传输过程时发现，在实心的纤维内嵌小磁体，通过施加旋转磁场，磁性微纳机器人可以与小磁体相互作用，并用磁力有效地推进运动，甚至可以做到逆流而上，并且在甘油中也可以快速移动。研究还发现了一种“集群运动模式”，微小的磁性颗粒可以通过自组织，变成大型的颗粒簇，通过粒子相互推动，更加有效和快速地沿着人工微管移动。相信这些“微型机器人的微型高速公路”可以为帮助已有的磁性微型机器人，通过结合微型导管和导航技术，让未来的精准医疗技术实现更进一步发展。

微评：由于人体环境高度复杂，目前精准药物递送过程可靠程度仍然较低，因此磁性微纳米机器的实际应用仍需成像、材料、驱动、控制和导航方面不同维度的专家，基于具体需求做进一步研究开发。

科学家利用猪皮制成眼角膜使盲人重获光明

近日，瑞典林雪平大学和LinkoCare Life Sciences公司的研究人员通过提取猪胶原蛋白制成的人工角膜，成功使失明或视力受损的人恢复了视力，且手术两年后，患者没有严重并发症或副作用的报告。相关研究8月11日发表于《自然—生物技术》。林雪平大学的Mehrdad Rafat教授和同事通过从猪皮中提取和纯化胶原蛋白，制造了一种柔韧有弹性的类似隐形眼镜的人工角膜。在相关试验成功后，研究小组开始在志愿者中对人工角膜进行测试。参与测试的20位志愿者都患有圆锥角膜病（角膜从眼睛中心向外变薄、凸出），其中14人完全失明、6人视力严重受损。在接受人工角膜移植后，每个人的视力都有所提高，其中有3名失明患者术后视力恢复到正常人水平。该研究结果有助于开发出一种符合人类植入物所有标准、可以大规模生产并储存长达两年的生物材料，可以帮助解决捐赠角膜短缺的问题，从而惠及更多有视力问题的人。

微评：全世界有1200多万人患有角膜盲症，但角膜盲症的治疗十分困难，一是供体缺乏，二是手术费用昂贵，猪蛋白质制造人工角膜将可以帮助解决捐赠角膜短缺并显著降低成本。