治疗“绿色癌症”,智能细菌来帮忙******
◎实习记者 骆香茹
炎症性肠病虽然致死率较低,但长期以来,也面临着诊断困难和难以根治的问题,被称为“绿色癌症”。
近日,华东理工大学生物工程学院院长叶邦策教授及该院副教授周英团队在《细胞—宿主与微生物》上发表了一项研究成果。该团队开发了一株智能工程菌——i-ROBOT,可实现在体无创实时监测和记录炎症性肠病的发生与发展,并以自调控的给药模式缓解病症。
各色技术上阵诊断“绿色癌症”
炎症性肠病是胃肠道最常见的慢性炎症性疾病,包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。腹痛、腹泻、便血等是炎症性肠病主要的症状表现。
当前炎症性肠病的诊断方法在临床上主要有肠镜、电子微胶囊肠镜等。论文通讯作者叶邦策介绍,肠镜检查的好处是直观,可以观察到人体整个肠道的情况。“但肠镜检查是一项有创检查,在操作过程中难免损伤肠道黏膜,造成少量出血,引起被检者的不适感,患者依从性差。”叶邦策补充道,“也有无痛肠镜,但这种方式有一定风险,做这种检查前需要患者进行全身麻醉,对患有心脏病和肺部疾病的人来说,风险较大。”
电子微胶囊肠镜是近年来新兴的检查方式,叶邦策介绍,与传统肠镜相比,其对患者造成的痛苦更小、适应性更强,能检查传统肠镜无法到达的回肠、空肠等。但胶囊在消化道运动的过程中,无法人为控制其运动轨迹,其在消化道等位置会随机翻转,产生视觉盲区,有可能导致错过病变部位、延误病情等情况发生,且电子微胶囊肠镜的检查费用更高,给患者带来的经济压力更大。
智能工程菌是炎症性肠病的新兴诊断方式之一。叶邦策介绍,他们会提前3天将智能工程菌通过口服灌胃的方式送入小鼠体内,等肠炎造模给药结束后通过分析粪便中存在的智能工程菌的荧光信号和基因组DNA突变情况,确定肠道炎症发生、发展程度。
“智能工程菌在诊断灵敏性、便捷性以及成本上都具有无法比拟的优势,但目前仍仅能通过分析粪便样品来评估疾病的有无或严重程度,而难以实施在体原位诊断。”叶邦策表示,“此外,智能工程菌的生物安全性还需进一步加强。”
治疗方法从抗炎药物到智能活菌机器人
为了攻克炎症性肠病,专家们想了不少办法。过去,炎症性肠病的主要治疗方法是使用抗炎药物和免疫调节药物。叶邦策介绍,随着肠道微生物研究的深入,过去十年间,调节肠道微生态、使用智能活菌成为炎症性肠病的研究热点,创新研究不断涌现。
叶邦策团队开发的i-ROBOT是使用大肠杆菌Nissle1917作为底盘细胞进行改造的。叶邦策介绍,i-ROBOT能够感知低浓度的炎症标志物,具有诊断早期肠炎的潜力。同时,i-ROBOT还能记录疾病发生与发展的信息,帮助监测胃肠道健康状态。
当然,i-ROBOT的功能远不止于此。叶邦策表示,i-ROBOT还可以在病灶部位根据疾病的严重程度释放相应浓度的药物,在实现有效治疗的同时,又能避免因过度用药而产生的副作用。
“我们认为智能工程菌是智能活菌机器人的一种。”叶邦策补充道,“智能工程菌具备优异的感知和收集周围环境信息的能力,能够与周围环境进行互动,并能在特定时间和地点采取特定的行动。”
近年来,“粪便也能治病”的冷知识刷新了不少人的认知,通过粪菌移植治疗炎症性肠病也受到越来越多的关注。粪菌移植是将健康人的肠道菌群植入患者肠道,重建肠道微生态系统,以此治疗肠道疾病。粪菌移植成为炎症性肠病治疗的一种新选择。然而,叶邦策提醒道:“尽管有很多阳性的结果支持粪菌移植的可行性,但是目前一些安全性、伦理性问题尚未得到很好地解决,粪菌移植疗法还存在争议。”
发展交叉学科或可破解炎症性肠病诊疗难题
叶邦策介绍,当前,许多研究证明了智能工程菌具有在活体内诊断和治疗疾病的应用潜力,且智能工程菌逐步朝着智能化和临床应用性的方向发展。其中,功能稳定性、临床效力和安全性是决定智能工程菌能否成功应用于临床的关键。
叶邦策表示:“合成生物学为智能工程菌感应疾病标志物的种类及传感性能提供了很好的策略,然而仅仅依靠合成生物学难以解决所有问题。”
叶邦策认为,交叉学科的发展为此提供了新的契机,例如将合成生物学与材料和化学科学相结合,能够增强智能工程菌的定植性、靶向性和可控性,进而实现炎症部位的在体原位成像检测。
此外,智能工程菌的安全性也是限制其临床应用的重要因素,为了应对智能工程菌可能导致的抗性转移、代谢物毒性等问题,研究者们仍在优化技术方案,通过不使用抗性基因作为筛选标记、选择更安全的益生菌作为智能工程菌的底盘、进行细菌毒力因子的敲除、对逃逸细菌进行有效的控制和清除等策略,有针对性地解决相关难题。
谈到智能工程菌的应用前景时,叶邦策表示,从诊断的角度来说,如果智能工程菌能够通过临床试验,运用到炎症性肠病的临床治疗中,将打破传统肠道疾病的诊断模式,部分替代侵入性的肠镜检测,能让受检者在没有任何痛苦的情况下,诊断出其是否罹患炎症性肠病。
数字产业集群千帆竞发******
工作人员在安徽省合肥市的中国声谷体验中心介绍一款智慧医疗产品。
新华社记者 张端 摄
党的二十大报告提出,加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群。近几年,中国数字产业集群发展迅速,多地开展积极探索。深圳市新一代信息通信集群、无锡市物联网集群、合肥市智能语音集群、杭州市数字安防集群……在工信部日前公布的45个国家先进制造业集群名单中,多个新一代信息技术领域的产业集群上榜。
地方数字经济有“个性”
技术人员在键盘上敲入代码指令,多辆载重约10吨的无人驾驶智能网联货车就能在码头、集散中心、企业仓库之间进行自动装载和卸货——在江苏省无锡市,物联网技术为企业带来了极大的便利。
类似的场景在无锡比比皆是:无人驾驶智能清扫车在街道穿梭工作,综合性气象探测仪感知着天气的细微变化,快递包裹在双层交叉带分拣设备上被快速扫描分拣……这背后,是无锡市物联网产业集群的飞速发展。
统计数据显示,目前无锡集聚物联网相关领域企业超3000家,涵盖关联芯片、感知设备、网络通信、智能硬件、应用服务等全产业链条,形成了以物联网为核心的数字产业集群。2021年,无锡物联网产业规模超过3500亿元,占江苏省的1/2、全国的近1/4。
工信部相关负责人指出,数字产业集群是以新发展理念为引领,从事数字产品制造、数字产品服务、数字技术应用、数字要素驱动的企业主体及其相关机构等组成的具有较强核心竞争力的企业集群。
如今,多地数字产业集群加快形成,且各具特色和优势。在安徽省合肥市,智能语音集群以科大讯飞等为龙头,2021年实现营收1378亿元、入园企业达1423家,连续5年产值、企业数量增长率均超过30%。在浙江省杭州市,数字安防集群带动全市4322家相关企业,2021年核心产业实现营收2720.8亿元,同比增长17.2%。
中国电子信息产业发展研究院日前发布《2022中国数字经济发展研究报告》称,基于资源禀赋抢占数字经济核心产业,再围绕产业名片打造市场和生态,是诸多城市发展数字经济的重要路径。例如,成都的电子信息产业、贵阳的大数据产业、武汉的通信产业等“个性化”鲜明。
“集聚效应”看得见
走进位于广东省佛山市数字经济创新产业集聚区的安德里茨(中国)有限公司,生产车间内二维码、条形码和数字显示屏随处可见,员工扫码打卡即可完成个人数据收集。车间主任或者班组长在屏幕前就能实时精确掌握产品缺陷、工序产出、设备效能、工人效率等信息。该公司相关负责人介绍,在全流程管理系统赋能下,企业实现了从订单到交货的全流程数字管理,该工厂也成功入选佛山市数字化智能化示范工厂。
记者了解到,总面积20.89平方公里的佛山数字经济创新产业集聚区内一片火热,一批优质数字经济项目涌现,为佛山数字经济发展助力。
专家指出,中国数字经济持续多年的飞速发展,为打造数字产业集群提供了良好基础。数字产业集群可以发挥专业化分工、产业间协同合作效应,有效降低创新和交易成本,优化配置并促进生产要素合理流动,在推动数字产业内互联互通、融合发展的同时,有力促进数字经济与实体经济深度融合。
中国信息通信研究院日前发布的《全球数字经济白皮书(2022年)》显示,2021年,中国数字经济规模为7.1万亿美元,位居全球第二。据统计,工业互联网目前已全面融入45个国民经济大类,产业规模迈过万亿元大关。
顺应数字经济发展大势,许多地区积极构建数字产业集群。北京市朝阳区重点建设人工智能、集成电路、工业互联网、网络与信息安全、空间地理信息五大特色产业集群,目前全区共建成5G基站4889个,落地建设国家工业互联网大数据中心等创新平台。广东省广州市白云区以“龙头企业+产业生态”的思路,推动白云湖数字科技城建设,目前该科技城已涵盖新一代信息技术、人工智能、电子竞技、商业服务等产业,总投资额超200亿元,数字科创产业集聚效应初步显现。
龙头企业来带动
5G、集成电路、新型显示、人工智能……今年8月,深圳市新一代信息通信产业集群展亮相第十届中国电子信息博览会,聚焦新一代信息通信产业及细分领域的关联产业,集中展示相关数字产品及应用。
“新一代电子信息产业已经成为支撑深圳市工业经济发展的主导力量,对拉动有效投资、促进信息消费和助力制造业数字化转型发挥着极强的带动作用。”深圳市新一代信息通信产业集群负责人毕亚雷表示。深圳市新一代信息通信产业集群集聚了华为、中兴、比亚迪等龙头企业,2021年该产业总产值达到2.38万亿元,约占全国的1/6。
业内人士认为,建立和发展数字产业集群的最佳途径,就是让一批现有的互联网公司充分利用大数据优势,利用算力、算法转型升级,成为挖掘数字“钻石矿”的“掘进机”,成为挺进“数字蓝海”的“巡洋舰”,成为数字经济中的市场主体。
在近日举行的2022年数字经济健康发展全国深度行·深圳站活动中,针对“如何打造具有国际竞争力的数字产业集群”,工业和信息化部信息技术发展司数字经济推进处处长张建伦提出三点建议:一是全面奠定数字经济健康发展的基础,包括网络基础设施建设、数字化转型推进及数字化治理能力提升等;二是准确把握数字经济健康发展新形势、新要求;三是全力推动数字经济健康发展,包括推动产业数字化、数字产业化转型升级等。
中国电子信息产业发展研究院信息化与软件产业研究所数字化转型研究室主任高婴劢表示,目前数字产业集群建设热度高,下一步需加快5G、集成电路、工业软件等代表国家战略方向、创新密度高、市场潜力大的产业集群化发展,增强本土产业链供应链竞争力,形成全局带动效应;同时鼓励云计算、大数据、工业互联网、人工智能等新兴产业集群化发展,通过规模集聚、优势互补,促进数字产业高速成长。(人民日报海外版记者 李嘉宝)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)