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如果人工智能可以检测药物,动物会离开实验室笼子吗?

时间:2024-05-22 14:28:13 科技赋能

面对我的第一堂解剖课时,我内心挣扎……然而,由于生物实验的特殊性,人类不可能对自己的身体进行研究,尽管这是最合理的方式。

那么,这些痛苦就必须由具有某些与人类相对相似的生理特征的动物来承受。

但即便如此,使用动物进行的实验的结果和意义仍然有限。

那些年,实验室里受伤的动物被用作适用于人类的医学实验的标本。

这本身就是最大的悖论。

虽然都是生物,但个体特征的差异决定了从动物身上获得的数据永远只具有参考价值。

这也是为什么很多药物在正式上市之前都要经过人体测试阶段的原因。

当然,能够进入人体测试阶段就说明它已经非常安全了。

但动物实验的痛点还不止于此。

首先是对实验动物生命的风险。

人类选择用动物代替自己进行实验,目的就是为了避免可能的死亡风险。

但这并不意味着动物的生命可以被任意破坏。

在实际操作过程中,由于实验设计、操作失误等一系列人为因素,导致大量实验动物意外死亡。

在科学研究的需要下,这种意外死亡被认为是合理的。

但从实验对象而非生命的角度来看,这是一种巨大的资源浪费。

其次,动物实验的周期比较长。

根据实验目的的不同,动物的注射和给药往往会持续很长一段时间,在此期间需要付出更大的努力来记录和观察。

目的是观察动物的自然耐受反应。

这就是为什么药物开发往往需要十年或更长时间。

对于许多患者来说,药物开发的速度往往跟不上疾病恶化的速度。

最后,还有动物实验的可重复性。

比如德莱塞试验,最初用于化妆品的毒性实验。

由于实验产品的毒性未知,因此需要一遍又一遍地对动物进行给药。

有些药物甚至可以测试六十、七十次,这实际上是一千次削减。

这个过程无疑会给动物带来更大的痛苦。

也就是说,放弃动物实验并不完全适合人体的局限性。

上述客观现实仍然需要面对。

给动物带来的额外痛苦是不言而喻的。

因此,动物实验的3R原则(replacement、reduction、refinement)主张用无感知材料替代动物,通过各种方法提高实验精度减少动物使用量,优化动物体征以获得相对准确的实验数据。

最好的办法当然是替代动物实验,但在今天的条件下,这无疑是一件不可能的事情。

事实上,科学家们已经在逐渐取代动物实验,比如使用细胞实验。

随着技术的进步,科学家开始使用另一个秘密武器:机器学习。

动物将从中受益匪浅,至少在毒性测试方面如此。

测试药物的不再是动物,而是人工智能。

最近,《毒理科学》杂志的一项研究表明,通过新的机器学习系统,用动物测试毒性的历史很可能被改写。

动物测试,至少是动物毒性测试,很可能会被计算机取代。

本文研究团队从2016年开始积累数据,最终收集到了10000种化学物质。

然后,人工智能系统被用来对数据库中的化学物质进行 860,000 次测试,绘制出分子结构与特定类型毒性之间以前未知的关系,例如对眼睛、皮肤或 DNA 可能产生的影响。

具体来说,研究人员将具有不同化学和毒理学性质的物质分组,然后以组中一种物质的毒性作为参考来推测其他物质的毒性。

然后将结果与数据库中这些其他物质的已知毒性进行比较,以获得计算机预测的结果。

最终结果显示,计算机测试的毒性准确率为87%,而再次使用动物进行的测试准确率为81%。

也就是说,AI在毒性测试中彻底击败了动物。

仅根据这些数据,人工智能就已经可以取代动物了。

当然,现在谈论替代还为时过早,尤其是动物试验的替代。

例如,数据问题。

正如我们上面提到的,仅仅为了进行如此简单的毒性测试,研究团队就花费了四年的时间进行数据积累和实验分析。

不难想象,如果进行更多种类的毒性试验和更困难的疾病药物研究,需要收集的数据必然会更多,而不是更少。

那么,如何建立如此庞大的数据库,同时控制建设时间,恐怕将是一个十年的工程。

另一方面,动物本身也具有一些计算机无法比拟的优势。

计算机在已知数据的基础上工作,而动物在实验过程中可能会遇到一些未知的、可能意想不到的情况。

例如,许多物理或生物科学发现都源于一次事故。

那么,计算机是否会受到固定程序的束缚,是否也能实现一些动物身上可能出现的神奇表现呢?或许,这还需要另一种计算机模拟系统的设计。

生物实验的主角与配角 不可否认,这只是计算机在生物实验领域迈出的一小步。

而这一小步也让我们看到了它在生物实验中的积极意义。

1. 3R原则的强化和弱化。

3R原则是基于尊重动物生命的理念而提出的。

三者中,如果实现“替代”,后两者就不具备存在的条件。

计算机是强化“替代”的重要因素。

如果可以用计算机模拟分析来代替动物耐受性实验,相当数量的动物将被取代,动物的自然生存权也将受到保护,最后两个“R”的担忧也可能被削弱。

2、生物医学研究成本显着降低。

一方面,省去了繁杂的饲养和管理动物的事务。

一套计算机系统可以适应所有实验,从而消除了生物育种的成本。

相比之下,计算机维护成本要低得多。

另一方面,计算机可以比观察动物的自然反应更快地得出实验结论,时间成本也会大大降低,同时也提高了实验效率。

例如,通过实验获得了很多数据,但由于各种原因在新的实验中仍然会重复,造成资源和时间的浪费。

3.实验的准确性大大提高。

基于庞大而丰富的数据库,计算机可以组合和调配大量的数据资源,得出最优的结论。

这是动物实验无法达到的。

以几只老鼠的反应作为结果的基础和数万次甚至更多次的综合分析作为结果的基础,准确性不可能一样。

但实际上,动物在某些方面是最接近人类的。

例如,小鼠已被证明具有与人类非常相似的基因序列。

按照目前的计算机发展水平,实现完整的技术模拟仍然困难。

从这个角度来看,即使计算机在技术成熟的生物实验中占据主导地位,动物实体作为实验的配角可能仍然是不可或缺的。

我们要做的就是让动物少承受一些牺牲和痛苦。

这不仅是技术进步的必然选择,也是对道德伦理的热切期盼。