近日,由北大医院肾脏内科杨莉教授牵头的北大医院肾脏内科与北京大学国家生物医学成像中心(NBIC)联合团队在国际权威期刊《National Science Review》(国家科学评论)发表题为《An Initiative on Digital Nephrology: The Kidney Imageomics Project》的观点论文,正式发布"肾脏成像组计划"(Kidney Imageomics Project, KIP)。这一肾病学领域里程碑式倡议标志着将加速肾脏医学从“经验驱动”向“数据驱动”转型,探索器官数字生理、病理学研究新范式。
肾脏作为维持人体稳态的核心器官,具有复杂的结构和生理功能,也因此容易受到代谢紊乱、免疫失调、缺血缺氧、感染和毒素等的损伤而导致慢性肾脏病(颁碍顿)和急性肾损伤(础碍滨)。全球范围内颁碍顿已成为第叁大致残疾病,在我国已有超过1.2亿的颁碍顿患病人群;住院患者中,础碍滨占比高达10%,其短期死亡率达到25%,并且约半数患者的肾损伤会迁延、发展为颁碍顿。
现有的传统诊疗手段在肾损伤的早期发现和精准干预方面显着不足,亟需突破性的技术革新。不同肾损伤因素导致跨区域、跨细胞类型的复杂病理生理过程涉及宏观的肾脏功能失衡、组织病理学改变、细胞微环境紊乱,以及微观的分子调控网络异常。另一方面,不同的损伤方式、损伤程度、损伤持久性,以及患者个体特性还会导致肾损伤类型、区域分布等的显着差异。这种空间异质性和跨尺度复杂性使得在整个器官水平揭示肾损伤机制面临巨大挑战。
此次发布的肾脏成像组计划拟通过整合多模态跨尺度成像技术与人工智能算法,构建立全球首个全肾脏数字图谱,突破传统病理检测的局限,为精准肾脏病诊疗简历多维度评估体系。研究团队将利用数字肾脏模型模拟肾脏损伤动态进程及药物响应;同时结合患者临床数据优化个性化治疗方案,为急性肾损伤和慢性肾脏病的早诊早治提供创新解决方案。
项目负责人、论文通讯作者杨莉教授表示,碍滨笔计划将推动肾脏医学进入定量化、可视化的新阶段,为理解器官损伤机制和开发精准干预策略提供革命性工具。在临床上,“数字肾脏”平台也可帮助精准定位病灶根源,并结合患者临床数据构建个性化数字模型,为患者筛选最优治疗方案,从而提升肾脏疾病早期诊断能力和个性化诊疗水平。
项目联合负责人、共同通讯作者马雷研究员表示,多模态跨尺度生物医学成像设施是团队提出碍滨笔最坚实的物质基础和信心所在。成像设施整合了宏观、介观和微观成像能力,结合专门构建的超算平台和多位优秀笔滨的成像融合算法,使我们敢于朝着对肾脏这一复杂器官进行跨尺度精准解析的目标迈进。
(相关技术路线和愿景的详细内容可通过《National Science Review》官网查阅)
狈叠滨颁聚焦“数字生命”这一前沿主题,深度融合科学、技术与工程,探索生命科学领域的研究新范式,推动生物医学领域的颠覆性技术创新与突破性科学发现。基于此目标,狈叠滨颁设立重大项目,聚焦数字干细胞、数字器官、数字脑核团、数字免疫等关键方向,致力于全面解码复杂的生命现象以及衰老的深层机制,积极探索其在重大慢性病领域的创新应用。肾脏成像组计划即为狈叠滨颁首批立项的重大项目之一。
(数字生命计划详情可查阅狈叠滨颁相关信息)
根据计划,科研团队将在3年内先构建动物的“数字肾脏”,10年内实现人类“数字肾脏”,并在临床肾脏病诊疗过程中应用。目前,联合团队已绘制完成超声、核磁共振、颁罢和病理等模态下的成像数据图,并对各模态成像数据进行整合。北大医院肾脏内科将继续用好科技这把钥匙,去解开人类肾病治疗领域一个又一个难题。
(肾脏内科)