精准医疗新时代：生成式人工智能将产生颠覆性影响.pdf

精准医疗新时代 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组织中的成员。版权所有，不得转载。精准医疗新时代2当前人工智能在精准医疗发展过程中的应用情况1资料来源：Stefano A.Bini医学博士，“人工智能、机器学习、深度学习和认知计算：这些意味着什么？它们将如何影响医疗健康领域？”（Artificial Intelligence,Machine Learning,Deep Learning,and Cognitive Computing:What Do These Terms Mean and How Will They Impact Health Care?）关节成形外科杂志（The Journal of Arthroplasty）第8期第33卷，AAHKS研讨会,ScienceDirect,2018年7月19日2 资料来源：Matthias Mann、Chanchal Kumar、Wen-Feng Zeng和Maximilian T.Strauss，“用于识别蛋白质组学和生物标志物的人工智能”（Artificial intelligence for proteomics and biomarker discovery），细胞系统第8期第12卷观点文章，ScienceDirect，2021年8月18日3同上生物标志物的识别和理解对精准医疗至关重要，因为它们是生物过程、疾病状态和治疗干预反应的可测量指标。其重要性在精准医疗的方方面面都得以体现，能够左右与疾病诊断、预后、患者分层、治疗选择、药物开发、治疗监测和疾病预防相关的决策。人工智能（包括机器学习和深度学习/神经网络）1显著增强了生物制药行业处理和分析大量复杂的多组学数据（例如基因组学、蛋白质组学和代谢组学）的能力。2这些技术有助于阐明疾病发展变化背后的分子途径、遗传变异和生物过程。这种洞察能为精准医疗的各个方面提供支持，从识别新的候选生物标志物3，到基于个体独特分子特征制定个性化治疗计划等（参见第10页对ArteraAI的介绍）。2024 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询(中国)有限公司 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组织中的成员。版权所有，不得转载。精准医疗新时代3精准医疗新时代4 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。深入探究不同类型的人工智能模型目前，将人工智能成果和模型用于解决精准医疗领域挑战已经取得了稳步的进展，包括较常见的基于监督学习的机器学习模型（其中各数据点都有相关标签），4以及最近的生成式模型，如生成式对抗性网络和变分自动编码器5（图1）。这些技术具有独特的能力，能够在数据缺失的情况下使用，并解析复杂数据，以助力生物标志物识别、患者分层和药物再利用等领域。生成式人工智能模型的优点生成式人工智能模型的优点4 资料来源：Stefano A.Bini医学博士，“人工智能、机器学习、深度学习和认知计算：这些意味着什么？它们将如何影响医疗健康领域？”（Artificial Intelligence,Machine Learning,Deep Learning,and Cognitive Computing:What Do These Terms Mean and How Will They Impact Health Care?）关节成形外科杂志（The Journal of Arthroplasty）第8期第33卷，AAHKS研讨会,ScienceDirect,2018年7月19日5 资料来源：Bilal Ahmad、Jun Sun、Qi You、Vasile Palade和Zhongjie Mao，“综合利用变分自动编码器和生成式对抗性网络进行脑肿瘤分类”，生物医学第8期第12卷，MDPI，2022年1月21日图图1 1：生成式模型的优点：生成式模型的优点利用人工神经网络基于复杂数据进行预测和决策机器能执行“智能”任务，包括算法开发、计算机编程和机器学习模型等机器能在没有明确编程的情况下自动学习并根据经验进行改进人工智能人工智能机器学习机器学习深度学习深度学习数据增强：数据增强：能创建合成数据以扩大训练数据集、缩短模型训练时间并提高模型质量医学研究：医学研究：生物过程模拟能帮助医学专业人士了解疾病机制，为推进治疗铺平道路视频和图像处理：视频和图像处理：视频和图像增强和处理能帮助医生基于医学图像进行疾病诊断数据匿名化：数据匿名化：在某些需要保密的情况下，能生成合成数据以保障数据隐私精准医疗新时代5 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。人工智能技术的发展提高了精准医疗领域的效率，使医疗专业人士得以进一步利用先进的预测性建模和决策辅助工具协助制定个性化治疗策略。精准医疗过程可分解为一系列步骤，这些步骤对应于患者旅程中的关键节点，各节点均可能通过人工智能加以优化（图2）。图图2 2：精准医疗中患者旅程的各个阶段都可能可以利用人工智能进行优化精准医疗中患者旅程的各个阶段都可能可以利用人工智能进行优化6 6阶段描述根据个体遗传和其他生物标志物数据、临床发现和环境因素评估患者风险根据预定节奏进行测试，以助早期疾病识别通过个体生物标志物和其他独特数据提高疾病诊断的准确性通过个体预后生物标志物评估疾病进展、严重程度、态势和复发风险使用多组学数据以及病史、社会因素和环境动态定制治疗方案通过个体生物标志物数据监测治疗的安全性、副作用和反应人工智能影响举例通过基因型数据预测表型表达，并通过图像分析评估疾病风险通过基于图像分析和临床数据的神经网络建模，提供量身定制的筛查方案和频率建议通过快速全基因组测序和自然语言处理表型，加快新生儿基因变异分析和致病变异鉴定通过血液检查、成像和电子健康记录数据分析，更快、更准确地预测新冠的预后和严重程度使用活检图像、生物标志物测试和临床数据等多模式分析更好地预测治疗反应使用基于多变量、单核苷酸多态性的模型预测化疗毒性风险风险评估筛查诊断分期与预后治疗选择监测6 资料来源：毕马威内部分析此处为部分影响举例。人工智能在患者精准医疗中的应用精准医疗新时代6 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。利用统计基因组学和机器学习预测乳腺癌和卵巢癌风险利用统计基因组学和机器学习预测乳腺癌和卵巢癌风险生物医学研究所和基因组调控中心之间通过合作确定了42种遗传基因，这些基因会使个体容易产生更多突变。这些突变会导致较高的癌症发生率，特别是乳腺癌和卵巢癌。研究人员使用统计基因组学和被称为“自动编码器”神经网络的机器学习模型，在复杂数据（特别是来自欧洲癌症患者的11,000个基因组序列）中挖掘特征，将某些基因与表明癌症风险增加的特定体细胞突变联系起来。资料来源：Fran Supek博士和Nahia Barberia，“新研究中详述的增加癌症突变可能性的遗传因素”（Hereditary factors that increase the likelihood of cancer mutations detailed in new study），科学新闻，生物医学研究所（IRB），巴塞罗那，2022年7月5日传统上，精准医疗的风险评估侧重于利用易感性生物标志物测试、基因组数据、内部扫描和其他数据来辅助传统临床和风险因素评估。由于生物学数据和基因型-表型关联的复杂性，制定强有力的风险评估方案一向颇具挑战。人工智能可通过有效解释大量遗传信息和预测基因表达来帮助应对这一挑战。对基因组变异及其与疾病表现、成功治疗和预后之间的联系的进一步了解，有助于更好地评估患者风险。请参考右边的第一个用例。人工智能还被用于加强风险评估，而非仅用于解释基因组学或其他生物标志物。请参考第二个用例，以了解如何使用图像数据来训练风险评估模型。癌症诊断焦点癌症诊断焦点监督机器学习和深度学习算法可通过以下方式帮助评估遗传性癌症风险：分析大量基因数据并识别高危基因根据基因图谱对患者进行分层通过人工智能决策支持工具辅助临床决策风险评估用例：风险评估用例：阶段1：风险评估利用人工智能和影像学预测肺癌风险利用人工智能和影像学预测肺癌风险哈佛医学院的研究人员和麻省理工学院的研究人员在马萨诸塞州总医院开展了一项合作，研究如何建立一个深度学习模型，以便在无需额外提供人口统计学或临床数据的情况下，评估肺部扫描影像并预测个人风险。哈佛大学/麻省理工学院的团队使用三组低剂量计算机断层扫描（LDCT扫描）数据、来自“美国国家肺癌筛查试验”参与者的6,282个LDCT扫描数据、来自马萨诸塞州总医院的8,821个LDCT扫描数据以及来自长庚纪念医院的12,280个LDCT扫描数据（包括一系列吸烟者和非吸烟者），训练了一个3D卷积神经网络架构。在几家大型医疗健康企业和投资者的资助下，他们的模型Sybil已被证明可以通过单次低剂量计算机断层扫描准确预测吸烟者和非吸烟者未来的肺癌风险。资料来源：Peter G.Mikhael、Jeremy Wohlwend、Adam Yala、Ludvig Karstens、Justin Xiang、Angelo K.Takigami、Patrick P.Bourgouin、PuiYee Chan、Sofiane Mrah、Wael Amayri、Yu-Hsiang Juan、Cheng-Ta Yang、Yung-Liang Wan、Gigin Lin、Lecia V.Sequist、Florian J.Fintelmann和Regina Barzilay，“Sybil：经验证可通过单次低剂量胸部计算机断层扫描预测未来肺癌风险的深度学习模型”（Sybil:A Validated Deep Learning Model to Predict Future Lung Cancer Risk From a Single Low-Dose Chest Computed Tomography），临床肿瘤杂志第12期第41卷，期刊列表，2023年1月12日精准医疗新时代7 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。7 资料来源：传统癌症筛查方法包括盖尔模型、乳腺癌风险预测工具（BCRAT）、Tyrer-Cuzick风险评估计算器等8 资料来源：Fran Supek博士和Nahia Barberia，“新研究中详述的增加癌症突变可能性的遗传因素”，科学新闻，生物医学研究所（IRB），巴塞罗那，2022年7月5日9 资料来源：Tyrer-Cuzick是一种风险评估模型，通过提出个人和家族病史问题来确定患乳腺癌的可能性。其结果包含10年风险评分和终身风险评分。Tyrer-Cuzick风险评估计算器，MagView10 资料来源：Rachel Gordon，“未来癌症预测的强大人工智能工具”（Robust artificial intelligence tools to predict future cancer），麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（MIT CSAIL），麻省理工学院新闻，2021年1月28日11 资料来源：“黑人女性乳腺癌死亡率仍属最高”（Breast Cancer Death Rates Are Highest for Black WomenAgain），美国癌症协会，2022年10月3日阶段2：筛查传统精准医疗筛查包括基于预定的时间间隔对高危患者进行检测，以进行早期疾病识别。当前，人工智能正通过各种方式辅助筛查，特别是通过提高医学成像的准确性和效率。人工智能算法，尤其是卷积神经网络等深度学习技术，在分析医学图像（如乳房X光检查、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）扫描）方面显示出光明的前景，可有助于检测癌症的早期迹象（如肿瘤、异常组织生长等）。例如，麻省理工学院和马萨诸塞州总医院联合开发了一个名为“Mirai”的深度学习模型，该模型可以使用乳房X光检查数据提前五年预测潜在的乳腺癌患者。Mirai接受了马萨诸塞州总医院超过200,000次的测试训练，并基于马萨诸塞州总医院、卡罗林斯卡研究所和长庚纪念医院的测试集进行了验证。该模型在预测癌症风险8、识别高危人群和对患者进行分层以进一步筛查等方面优于传统方法7。与Tyrer-Cuzick模型9相比，Mirai在高危人群中识别出的潜在癌症患者几乎达前者的两倍。10值得注意的是，该模型在不同年龄组、乳腺密度类别、癌症亚型和种族等方面表现出了一致的准确性。鉴于有色人种女性的乳腺癌发病率较高（见下文方框），Mirai有效证明了人工智能能够克服传统筛查模型中固有的一些偏见。解决精准医疗中的偏见问题解决精准医疗中的偏见问题与白人女性相比与白人女性相比，黑人女性乳腺癌死亡率高出黑人女性乳腺癌死亡率高出4040%。11用例表明，Mirai等深度学习模型大致解决了基于人工智能的精准医疗和医药中存在的健康公平和模型偏见等重要问题。这表明它实现了良好的适用性，并对白人和黑人女性都表现出了同样的准确性。精准医疗新时代8 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。12 资料来源：“人工智能在眼科电子健康档案数据中的应用”（Applications of Artificial Intelligence to Electronic Health Record Data in Ophthalmology），转化视觉科学与技术，2020年2月27日。13 资料来源：“减少人工智能工具在个性化医疗中的偏见”（Limiting Bias in Artificial Intelligence Tools,Personalized Medicine），HealthITAnalytics，2021年12月9日14 资料来源：“精准医疗、人工智能以及个性化医疗未来发展”（Precision Medicine,AI,and the Future of Personalized Health Care），临床与转化科学，2021年1月15 资料来源：Francisco M De La Vega、Shimul Chowdhury、Barry Moore、Erwin Frise、Jeanette McCarthy、Edgar Javier Hernandez、Terence Wong、Kiely James、Lucia Guidugli、Pankaj B Agrawal、Casie A Genetti、Catherine A Brownstein、Alan H Beggs、Britt-Sabina Lscher、Andre Franke、Braden Boone、Shawn E Levy、Katrin unap、Sander Pajusalu、Matt Huentelman、Keri Ramsey、Marcus Naymik、Vinodh Narayanan、Narayanan Veeraraghavan、Paul Billings、Martin G Reese、Mark Yandell和Stephen F Kingsmore，“人工智能可对罕见遗传病进行全面基因组解释并提出候选诊断方案”（Artificial intelligence enables comprehensive genome interpretation and nomination of candidate diagnoses for rare genetic diseases），PMCID:PMC8515723，PubMed Central生物医学和生命科学数据库，美国国立卫生研究院（NIH），美国国家医学图书馆（NLM），2021年10月14日16 资料来源：“2023年世界出生缺陷日：通过全球努力提高公众意识并提供家庭支持”（World Birth Defects Day 2023:Global Efforts to Raise Awareness and Support Families），cdc.gov，2023年2月27日诊断用例：诊断用例：对婴儿遗传性疾病进行更快速的诊断和干预对婴儿遗传性疾病进行更快速的诊断和干预为加快基因组解释，犹他大学医院、Fabric Genomics和雷迪儿童医院共同开发了名为“Fabric GEM”的基于人工智能的算法，用于新生儿遗传病诊断。Fabric GEM将诊断准确性提高到一个新的水平，诊断时90%以上会将致病变异列为首要或次要因素，与现有工具相比是一大进步。该工具可减轻基因变异分析工作，从而提高婴儿诊断速度和准确性。资料来源：快速结构变异识别|利用人工智能加速疾病诊断（）；人工智能可以快速识别新生儿疾病的遗传诱因 犹他大学医院阶段3：诊断诊断测试用于疾病的最终诊断，并为精准医疗中患者旅程的下一步（即疾病管理）提供支持信息。当前，人工智能正通过各种方式辅助诊断，特别是通过提高诊断测试的准确性、效率和客观性。例如，人工智能能够从电子健康档案数据、临床笔记、实验室结果和成像数据中提取相关信息并识别特征，从而帮助临床医生做出更准确和及时的诊断。12此外，整合各种数据源（如筛查章节所述）可有助于更全面地了解患者的病情。13除了帮助更准确进行诊断外，这种综合方法还可为制定个性化治疗策略提供辅助信息。14值得注意的是，临床上对个体表型遗传变异的理解正在成为影响罕见遗传病基因组诊断成本和时间的最大因素。15人工智能可整合预测方法并更好地识别遗传病及其原因，从而显著加快和简化基因组解释。此外，人工智能驱动的诊断在新生儿护理中也具有特别的价值。全球每年有超过800万婴儿出生时患有能危及生命的遗传病16，早期诊断对他们的存活至关重要。通过使用自然语言处理进行自动表型分型，并采用全基因组测序，人工智能可以在新生儿紧急护理时快速提供关键诊断信息。请参考下面的用例。最后，自然语言处理程序能自动提取患者的电子健康档案数据，通过病历文件将其表型与潜在病因进行匹配。自然语言处理集成已被证明确实有效，即使是在特定程序缺乏足够训练数据以有效减少错误的情况下（即自然语言处理集成可通过多数规则确定输出）。精准医疗新时代9 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。图图3 3：卷积神经网络将数据进行分层以评估疾病特征：卷积神经网络将数据进行分层以评估疾病特征资料来源：Milecia McGregor，“什么是卷积神经网络？机器学习和深度学习入门教程”（What Is a Convolutional Neural Network?A Beginners Tutorial for Machine Learning and Deep Learning），#Machine Learning，freeCodeCamp.org，2021年2月4日17“2型糖尿病”（Type 2 Diabetes），美国疾病控制与预防中心，www.cdc.gov18“潜在的流行病：全球超8.5亿人患有肾脏疾病”（The hidden epidemic:Worldwide,over 850 million people suffer from kidney diseases），美国肾脏病学会、欧洲先进肾脏病学会（Leading European Nephrology）和国际肾脏病学会，2018年6月27日输入输入输出输出卷积扁平化汇集过程1398425710 12 18 1712 11 16 20分期和预后用例：分期和预后用例：首个人工智能驱动的糖尿病肾病预后测试平台首个人工智能驱动的糖尿病肾病预后测试平台Renalytix是肾脏健康生物诊断新领域全球领导者，其人工智能驱动的预后测试平台KidneyIntelX已获得美国食品药品监督管理局的新型医疗器械（De Novo）上市授权。该平台基于西奈山伊坎医学院开发并许可Renalytix使用的技术。KidneyIntelX能帮助医生详细了解慢性糖尿病肾病早期患者五年内肾功能持续衰竭的速度。它将患者分为三个风险等级：低、中、高，并使用人工智能算法，针对基于血液的生物标志物和临床变量的组合生成结论。该算法能提供可靠和可操作的信息，以指导大规模高危患者群体的护理。自推出以来，该平台已在美国约10,000名患者身上使用。鉴于超过3,000万美国人患有2型糖尿病17，且肾脏疾病对全球超过8.5亿人构成影响，因此其应用前景潜力巨大。18资料来源：“FDA给予KidneyIntelX.dkd新型医疗器械上市授权，以帮助评估糖尿病和早期肾病成年患者的进行性肾功能衰竭风险”（FDA Grants De Novo Marketing Authorization for KidneyIntelX.dkd to Assess Risk of Progressive Kidney Function Decline in Adults with Diabetes and Early-Stage Kidney Disease），新闻稿，Renalytix，2023年6月29日阶段4：分期与预后在精准医疗中，分期和预后包括使用个体预后生物标志物来更好地评估疾病进展、严重程度、态势和复发风险。目前，机器学习和深度学习可通过分析预后生物标志物、疾病影像和其他疾病数据来增强此类流程。例如，机器学习/深度学习算法擅长分析基因表达、蛋白质水平和其他分子数据，以识别致病特征。针对病理学研究，切片影像可被转换为数字数据，并被卷积神经网络“汇集”到最相关的卷积层。然后，此类卷积层将形成一个“扁平”的数据集，通过传统的人工神经网络流程来进行个性化疾病特征评估（图3）。精准医疗新时代10 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。19 资料来源：“Artera投资9,000万美元打造多模态人工智能以实现个性化癌症治疗”（Artera Launches with$90 Million in Funding to Personalize Cancer Therapy with Multimodal AI），Artera新闻，美国商业资讯，2023年3月21日20 资料来源：“人工智能驱动的生物标志物对男性高风险前列腺癌患者的预后预测结果优于NCCN风险组”（AI-Powered Biomarker Predicts Outcomes Better than NCCN Risk Groups For Men with High-Risk Prostate Cancer），美国临床肿瘤学会每日新闻，2023年2月16日21 资料来源：“儿童急性淋巴细胞白血病幸存者治疗的晚期反应”（Late Effects of Therapy in Childhood Acute Lymphoblastic Leukemia Survivors），土耳其血液学杂志土耳其血液学学会官方杂志，2019年2月7日22 资料来源：Leah Buletti，“佛罗里达大学研究人员开创白血病药物并发症预测方法”（UF researchers create method to predict leukemia drug complications），佛罗里达大学药学院，2023年3月24日23 资料来源：Trisha Larkin（医学博士）、Reema Kashif（医学博士）、Abdelrahman H.Elsayed（博士）、Beate Greer（学士）、Karna Mangrola（医学博士）、Roya Raffiee（博士）、Nam Nguyen（药学博士）、Vivek Shastri（博士）、Biljana Horn（医学博士）和Jatinder K.Lamba（博士），“多基因药物基因组标记物作为急性淋巴细胞白血病治疗中毒性表型的预测因子：单中心研究”（Polygenic Pharmacogenomic Markers as Predictors of Toxicity Phenotypes in the Treatment of Acute Lymphoblastic Leukemia:A Single-Center Study），JCO Precision Oncology杂志第7卷，期刊列表，2023年3月23日24 资料来源：Sophia C.Kamran和Kent W.Mouw，“在放射肿瘤学中应用精准肿瘤学原理”（Applying Precision Oncology Principles in Radiation Oncology），JCO Precision Oncology杂志第2卷，期刊列表，2018年5月14日阶段5：治疗选择阶段6：监测传统个性化治疗选择基于多组学数据，结合病史、社会因素和环境变化。人工智能包括机器学习、深度学习和神经网络技术，有助于通过各种途径优化治疗选择，包括预测患者对特定治疗的反应、确定潜在的药物靶点和优化治疗方案。而应用时主要的考虑因素包括数据的质量和可用性，以及隐私和安全方面的道德和监管因素。例如，ArteraAI前列腺测试是一种具有突破性的人工智能驱动的测试，旨在识别可能可以进行强化治疗的局部前列腺癌患者。该测试由包括Coatue、Johnson&Johnson Innovation、Koch Disruptive Technologies、Walden Catalyst Ventures、TIME Ventures和Breyer Capital在内的知名药企和医疗健康投资机构组成的联盟研发，采用了多模态人工智能架构，结合了临床和组织病理学影像数据。19这种创新方法在多次大型III期临床试验中得到了验证，与美国国家综合癌症网络（NCCN）模型等传统风险模型相比，在预测生化复发、远处转移、前列腺癌特异性生存率和总体生存率等方面表现出了更优越的性能。20在精准医疗中，个体生物标志物数据被用于监测治疗安全性、副作用变化和疾病进展。人工智能可以帮助医生监测治疗效果和安全性，对疾病进展进行有根据的判断，并预测副作用变化。关于后者，部分疾病如急性淋巴细胞白血病，其治疗并发症的发病率增加了发病后出现康复缓慢甚至早逝的可能性。因此，能够预测哪些患者会出现负面治疗反应和持续的副作用非常重要，护理团队可据此确保对这些患者进行密切监测。21例如，佛罗里达大学的研究人员最近开发了一种基于人工智能的工具，能够预测急性淋巴细胞白血病患者产生化疗药物毒性的风险。22研究人员使用佛罗里达大学的患者数据对人工智能模型进行训练，使其能够预测哪些单核苷酸多态性性状位点和其他遗传变异的组合可能产生毒性，并最终得出个体患者的“毒性评分”。23人工智能驱动的多变量分析用于高效得出大量单核苷酸多态性性状位点和基因变异的潜在组合，以帮助确定哪些组合可能增加化疗对患者的伤害，其结果在随后的治疗中得到了验证。24精准医疗新时代11 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询毕马威企业咨询(中国中国)有限公司有限公司 中国有限责任公司中国有限责任公司，毕马威会计师事务所毕马威会计师事务所 澳门澳门特别行政区合伙制事务所特别行政区合伙制事务所，及毕马威会计师事务所及毕马威会计师事务所 香港特别行政区合伙制事务所香港特别行政区合伙制事务所，均是与毕马威国际有限公司均是与毕马威国际有限公司(英国私营担保有限公司英国私营担保有限公司)相关联的独立成员所全球组相关联的独立成员所全球组织中的成员织中的成员。版权所有版权所有，不得转载不得转载。25资料来源：例如，TensorFlow正利用Keras应用程序编程接口构建神经网络，此类工作通常由机器学习工程师和数据科学家推动。而该接口不涉及更细粒度的神经网络细节，因此不具备高级数据科学知识的工作团队成员也能够理解相关的流程和模型。26资料来源：Onconova Therapeutics与聚焦肿瘤领域的机器学习公司Pangea Therapeutics建立了合作研究关系。Onconova将使用Pangea的专有ENLIGHT AI平台来识别会对力格赛狄（rigosertib）产生反应的生物标志物，rigosertib是Onconova用于治疗各种实体癌的小分子药物之一。这一合作关系将有助于加快试验，开发适当的配套诊断措施，并最终在大规模患者群体应用中取得更大的商业成功。27资料来源：最新的FHIR R5标准提升了数据交换和互操作性”（LatestFHIR Standard R5 Elevates Data Exchange,Interoperability），2023年4月18日28资料来源：公告对临床结果的影响：系统综述和元分析”（The impactof Public Reporting on clinicaloutcomes:a systematicreview and meta-analysis），BMC健康服务研究，2016年7月22日在精准医疗中使用人工智能的关键考虑因素随着人工智能在精准医疗中应用的不断深化，企业应对自学人工智能、生成式人工智能以及（可能最关键）联邦学习加以考虑。下文三个小节提供了相关的指引。01自学人工智能的考虑因素协作开发工具：协作开发工具：人工智能模型协同开发所需的基础设施（包括共享编码平台）是操作可能会与机器学习框架协同工作的内部人工智能模型的必要工具。25合作伙伴：合作伙伴：精准医疗生态系统中的企业应准备好与包括医院、研究人员和生物制药企业在内的各种利益相关方建立合作伙伴关系，以获取必要的数据、扩大规模并辅助临床实施。26通过道德考量及尽最大努力减少偏见：通过道德考量及尽最大努力减少偏见：必须对人工智能在精准医疗中的道德使用给予大力关注。这包括维护患者的隐私和知情同意权，以及努力确保培训数据集不会进一步导致偏见。另一要点在于必须建立透明的数据处理和分析方案，以尊重个人对数据自主性和机密性的要求，同时确保人工智能驱动的医疗干预措施公平可得。此外，数据必须用于预期目的，而不会落到可能出于自身利益使用该等数据的人之手。法规变化：法规变化：在遵守与患者数据共享和数据隐私相关的潜在合规、法律和监管要求方面，生物制药企业应提前做好准备。正如美国医保与医助服务中心要求付款人必须使用安全的、基于标准的应用程序编程接口，使患者得以访问其索赔和遭遇数据一样，医疗机构很快也必须遵循同样的指引要求。27此外，随着精准医疗的日益普及且相关数据变得越发复杂，对违规供应商进行公告正成为常态。28构建生态系统所需的强大数据共享协议：构建生态系统所需的强大数据共享协议：精准医疗中的人工智能必须确保以安全、符合隐私规定的方式处理各类数据，包括遗传、表型和生活方式数据。此外，助力机构间实现数据共享安全和合规的政策的重要性也与日俱增。精准医疗新时代12 20242024 毕马威华振会计师事务所毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙特殊普通合伙)中国合伙制会计师事务所中国