深度对话吴玉章院士：人工智能细胞分析技术的科研与临床应用前景

人工智能技术因ChatGPT的广泛应用而深入人心，并在本月初的诺贝尔奖评选中荣获物理学和化学两个奖项，特别是物理学奖授予蛋白质从头设计与结构预测的突破性成就，充分展示了人工智能在生命科学领域的应用已经为科学家的研究方法和科研效率带来了革命性的影响。

ThinkCyte是全球首家基于实时人工智能进行无标记细胞分选的解决方案供应商，值此第十六届全国免疫学学术大会召开之际，ThinkCyte与中国独家战略合作伙伴博嘉泓生物共同宣布幻影流式细胞分选仪VisionSort在中国正式上市。

10月24日大会开幕前夕，ThinkCyte与博嘉泓生物有幸邀请到中国免疫学会理事长吴玉章院士共同对话，与ThinkCyte全球首席运营官兼总裁Hikaru Nagahori先生、亚太区销售总监张光元先生和博嘉泓生物总经理蒋宾女士共同探讨人工智能赋能的无标记细胞分析技术在科研及临床中的应用。

主持人：众所周知今年诺贝尔奖有两项颁给了人工智能技术，在免疫学的相关领域，人工智能是否也已经得到了应用，在发挥重要作用？

吴玉章院士：在免疫学研究中，人工智能已开始得到广泛应用。基于机器学习和神经网络的AI算法在基因测序和大数据分析中发挥了关键作用，尤其在图像数据处理和解析方面，AI技术的应用已经相对成熟，显著提升了研究效率和准确性。

主持人：目前研究工作中，您的团队经常使用到的技术手段都有哪些类别呢？

吴玉章院士：我们团队在研究中常用的技术手段包括流式细胞仪、各类成像技术、空间组学和基因测序等。

主持人：面对这些成熟的方法学，您认为大家还有哪些研究需求暂时还找不到合适的研究手段，或者目前还没有被满足？

吴玉章院士：生物体是复杂系统，个体表型受到多重因素共同影响。研究中一个变量的变化会引发生物体整体状态的变化，这对研究工作的系统性和全面性提出了高要求。细胞多样性的分析和利用是免疫学研究中的核心课题之一。免疫系统中细胞类型高度多样化，准确鉴定细胞类型、状态及功能需要依赖流式细胞仪等技术手段。不过，通常流式细胞技术需要染色标记，这不仅可能影响细胞状态和功能，更重要的是如果是用于治疗用途的细胞，标记过程会对细胞治疗带来不可预知的潜在风险。而且由于人体细胞种类繁多，依赖已知标记物进行染色只能识别有限的细胞类型，无法发现新的细胞类型或状态，限制了研究者对疾病机理的深入理解。对于细胞多样性和表型的分析需要全新的细胞分析手段，去发现全新的细胞特征，来促进新的生物学发现。

主持人：您提到的这点非常具有创新性和前瞻性。传统流式细胞技术几十年来普遍做法都主要依赖抗原抗体染色等标记手段来对细胞进行分类和分选。目前AI技术的融入为研究者提供了更多的可能性，这次我们也看到了ThinkCyte推出了无需标记的幻影流式细胞技术，能够从新的维度带给科学家研究细胞特征的全新手段。Hikaru，您能否为我们简要介绍一下这一技术的原理？

Hikaru Nagahori：（译）如吴院士所述，生物学样本中的细胞多样性非常高，主要体现在细胞类别、细胞状态及细胞功能等多个方面，而这些特征在形态学上均有体现。ThinkCyte全球首创的实时AI无标记细胞解析与分选技术，能够对细胞形态进行高分辨率的精细解析。通过人工智能技术，发现并挖掘细胞中隐藏的特征，实现精准的细胞分类与分选。我们的技术广泛应用于免疫学、干细胞研究、细胞治疗开发、疾病表征及药物研发等领域。

Ghost Cytometry技术起源于东京大学和大阪大学，由Ota博士开发，2016年我们与他共同创立ThinkCyte公司。这项技术的突破性研究成果发表于2018年《Science》杂志。经过多年研发和优化，我们首款产品幻影流式细胞仪VisionSort去年实现商业化正，现已被全球多家科研机构和生物制药企业采用。

VisionSort采用具有高分辨率结构光照射对单细胞的精细形态进行高通量、高分辨率的检测，为每个细胞生成独特的形态信息指纹谱。该指纹谱包含了细胞丰富的形态学信息，用于AI模型训练，从而实现对细胞的精准识别与分类。此外，VisionSort还配备了微流控细胞分选系统，对目标细胞进行温和、高活性的单细胞分选用于下游应用。

主持人：无需标记依靠形态特征进行细胞分类和分选，对研究者来说是个非常革新的理念，您能否用更具体的例子介绍一下这项技术的价值？

Hikaru Nagahori：（译）到目前为止，在流体状态下对细胞进行识别基本全部依赖于分子标志物的方法，但我们知道这会带来一些限制。大多数用于作标记的的表面标志物实际上是膜受体，可以被标记过程本身所激活或抑制，从而导致细胞受到非期望的刺激。此外，仅通过表面标志物的表达无法完全描述细胞所有的功能和状态。

我们的技术专注于形态特征，无需要标记。这在细胞治疗开发（如CAR-T细胞和肿瘤浸润淋巴细胞（TIL））中非常有用，其中分离具有高治疗潜力的细胞并维持其状态至关重要。VisionSort可以仅根据其形态便能准确地评估激活状态和代谢特征，并对这些细胞进行分选。

在基于诱导多能干细胞（iPSC）的疗法中，许多细胞类型缺乏合适的表面标志物，无法通过传统流式细胞术进行识别和分选。例如，神经干细胞和神经前体细胞在传统流式中难以区分，但在VisionSort上，这些细胞由于显著的形态学差异，能够被有效识别和分选。VisionSort的微流控分选系统能够保持分选后细胞的高活性，为细胞疗法后续开发提供了有力支持。

另一个例子疾病表征，针对复杂疾病如肿瘤或恶性血液病，VisionSort无需标记即可识别疾病特异性的细胞亚群并以活性状态进行回收，这对于疾病机制研究以及新型生物标志物的发现具有极高的价值。

主持人：吴院士，您致力于免疫学在医学领域从基础研究到应用研究的全面实践，从人体免疫力的解码、评估、干预到重建，采用了许多先进的前沿技术手段。针对像幻影流式这样基于AI的新型研究工具，您能否展望一下它对未来的免疫学研究带来哪些重要影响？

吴玉章院士：基于AI无标记的新型研究手段将在以下两个方面产生深远影响：

基础研究方面，目前科学研究的范式正在经历从“假设驱动”向“数据驱动”的重大转变。传统的假设驱动研究依赖于预设的已知信息，容易导致认知偏差，限制了对生物系统的全面理解。而数据驱动的研究方法则不预设影响变量，能够揭示更加全面和深层次的生物学现象。然而，海量数据对科学家的人力处理能力提出了极高的要求，不过这正是人工智能技术能够发挥重要作用的地方。AI能够弥补人类在数据处理和模式识别上的不足，通过建模和分析复杂数据，辅助研究者发现隐藏的生物学特征，从而将其转变为可以被认知的研究数据，加速了科学发现的进程。具体到无标记的AI流式技术，它将细胞的形态学信息与AI算法结合，揭示传统流式技术检测不到的隐藏特征，突破已知标志物的局限，为研究人员提供了全新维度的科研发现的可能性。

临床应用方面，AI无标记细胞分选技术具有显著优势。传统的磁珠分选或流式分选方法通常涉及标记染色过程，既可能影响细胞的状态和功能，如果用于临床治疗时引入了额外变量、增加了风险，同时提升了药物生产成本和质控难度。相比之下，无标记细胞分选在不干扰细胞本身的情况下分选目标细胞，适用于制备用于治疗的细胞或对细胞产物进行质控，能够降低生产成本，提高细胞药物的安全性和有效性。不用标记的分选方式简化了细胞生产工艺流程，减少了引入异物的风险，确保细胞在分选过程中的天然状态和功能不受影响；在细胞产品质控方面，AI无标记流式能够从细胞形态的全新维度进行简单和高通量的评价，提供更直接、更准确的质量监控。

主持人：吴院士，我们了解您对如何更好地评估人体免疫力做了很多重要工作，您现在也在非常紧密地与临床结合作诊断方法研究，那么AI无标记细胞分析技术在疾病诊断方面是不是也有它的独特价值？

吴玉章院士：人体在不同病理和生理条件下细胞有不同的状态变化，比如免疫系统的细胞在不同年龄段人群特征都有变化，不同年龄段的细胞尺寸、硬度、形态等各类形态特征也是不一样的。如果能够给基于无标记AI对不同人群的免疫细胞进行表征分析，就有望建立一套新的免疫力评价机制，对现有的疾病诊断体系实现很好的深化和升级。

主持人：吴院士，作为国内顶尖的免疫学家和关注前沿技术的学者，您能否对ThinkCyte这样用于独创先进技术的厂商提出一些要求和期许？

吴玉章院士：首先要确保产品工作的可靠性，比如AI模型是否可以稳定可靠地区分免疫细胞的不同状态，这是研究者最关心的；第二是新的方法学在临床上是不是能够找到确切的应用场景，实现从科研到临床转化应用的跨越；第三是工业化应用的大规模推广，在明确临床应用价值的前提下把技术门槛降低，不断优化、改进和推广，让更多用户能够使用起来。

主持人：作为前瞻性的创新技术开发者，ThinkCyte与博嘉泓生物建立战略合作，并借助免疫学大会的机会重磅登陆中国市场，蒋总和张总两位能否简要介绍双方达成合作的背景？

蒋宾：博嘉泓生物一直致力于将全球最具创新性的研究技术平台引入国内，服务于中国的科学家群体。我们团队在细胞分析技术领域深耕多年，一面关注国内科学家不断更新的科研趋势和研究需求，一面在全球范围内密切关注最新研究技术和产品。幻影流式细胞技术作为首创利用AI实现高效流式分选的创新工具，为研究者提供了全新的科学发现途径。当前，国内科学研究正处于快速发展阶段，正是引进这一先进技术的最佳时机，能够满足国内科研团队日益增长的需求，推动免疫学及相关领域的突破性进展。

张光元先生：中国市场在全球生物医学领域具有重要地位，ThinkCyte希望尽早与中国科学家建立紧密联系，共同推动技术进步。流式细胞术作为高度专业化的技术领域，要求合作伙伴具备丰富的专业经验和可靠的服务能力。博嘉泓生物凭借其在生命科学特别是细胞分析技术领域的深厚积累和卓越服务能力，成为ThinkCyte最理想的合作伙伴。双方的合作将为中国科学家提供强有力的技术支持，助力实现更高水平的科研成果。

主持人：作为ThinkCyte在中国的独家战略合作伙伴，博嘉泓生物打算用怎样的方式向国内科学家来介绍这个全新的技术平台？

蒋宾女士：博嘉泓生物将通过多种渠道全面介绍这一全新的技术平台。VisionSort的荧光+AI双模式设计，使用户既能继续使用传统的荧光流式分选功能，满足现有的实验需求，又能利用AI技术发掘新的细胞特征，实现前所未有的科研发现。这种双模式的产品形态，既保证了实验工作的连续性，又为科学研究提供了无限的可能性。

具体而言，幻影流式细胞技术与传统流式细胞技术相比具有独特的显著优势，无需依赖已知标志物，通过AI算法实现细胞的精准识别和分选，突破了传统技术的局限，将流式细胞技术提升到了全新维度。

博嘉泓生物紧跟科学研究的最新需求，深知创新技术的价值在于广泛应用于不同学科和领域。因此，我们致力于与各领域科学家建立合作关系。博嘉泓生物拥有经验丰富的技术应用和服务团队，并与ThinkCyte保持密切协作，确保为国内科学家提供全面、专业的技术支持，助力幻影流式细胞技术在中国的广泛普及和应用。

关于ThinkCyte

ThinkCyte是一家创新生物技术公司，成立于2016年，在日本东京和美国加利福尼亚州Redwood City设有办公室。ThinkCyte致力于开发基于综合多学科技术的创新科学仪器以支持生命科学研究、诊断和治疗开发。公司旗舰产品VisionSortTM是全球首款基于人工智能的双模式荧光和形态学细胞解析与分选平台，目前已被全球多家领先的学术机构和生物制药公司采纳，推动突破性研究进展。

关于博嘉泓生物

博嘉泓生物专注于为中国用户提供高效可靠的生命科学研究工具和病理诊断工具，以加快生命科学科研进展和成果转化速度，推动人类健康事业进步。公司拥有一支积极务实且经验丰富的团队，汇集了拥有超过二十年生命科学行业积淀及国际化视角的高层管理精英、资深技术专家以及专业贴心的客户服务团队，博嘉泓生物始终秉持全球视野，敏锐洞察行业发展趋势，紧跟尖端技术和热门研究领域的脉搏，专注发现并引入卓越前沿技术与研究工具。我们灵活运用合作研发、合同制造、授权代理和专业咨询服务等多元模式，将全球生命科学领域的先进技术成果和优质产品带给中国生命科学与生物医药领域的用户。