?中國科學院城市環(huán)境研究所利用人工智能繪制“同一健康”視角下抗微生物藥物耐藥性知識全景圖譜
文章來源:城市環(huán)境研究所 | 發(fā)布時間:2024-06-26 | 【打印】 【關(guān)閉】
抗微生物藥物耐藥性(Antimicrobial Resistance,AMR)已成為全球公共衛(wèi)生的重大挑戰(zhàn)之一,被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為亟待解決的優(yōu)先事項。解決這一挑戰(zhàn)需要全球有關(guān)各方協(xié)同努力,世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)、世界動物衛(wèi)生組織(WOAH)以及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)為此共同成立了應(yīng)對AMR的四方合作組織(Quadripartite),致力于推動和實施以“同一健康(One Health)”為核心的解決方案。以AMR為主題已發(fā)表數(shù)量龐大的論文,蘊含著豐富的科學知識。然而,人類大腦已無法對AMR論文進行全部地閱讀和體系化整合,使得 “同一健康”框架下遏制AMR的政策制定和實施行動難以得到有效的科技支撐。
中國科學院城市環(huán)境研究所朱永官院士團隊提出了基于人工智能(AI)的科學知識體系化整合新范式,構(gòu)建了AMR主題文獻關(guān)鍵信息提取數(shù)據(jù)庫,結(jié)合“同一健康”框架體系繪制了AMR科學知識全景圖譜。針對AMR主題至今已發(fā)表的25萬+篇文獻,團隊創(chuàng)建了“AI+人工標記”訓練和驗證的關(guān)鍵信息提取與整合新范式。新范式耦合了自然語言處理、高效索引和智能識別等關(guān)鍵技術(shù),所構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫涵蓋了全球178個國家的抗生素抗性基因和抗性菌等記錄逾百萬條。新范式繪制AMR知識全景圖譜由監(jiān)測對象、監(jiān)測方法、監(jiān)測地點、研究對象及相互關(guān)系組成。新范式及數(shù)據(jù)庫與全景圖譜由中國科學院城市環(huán)境研究所聯(lián)合北京大學、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心和紐卡斯爾大學,以 Characterising global antimicrobial resistance research explains why One Health solutions are slow in development: An application of AI-based gap analysis為題,發(fā)表在Environment International上。
全景圖譜顯示,AMR研究主題和監(jiān)測方法在“同一健康”不同學科之間存在顯著差異,這導致了不同領(lǐng)域決策者交流的信息不對稱。例如,醫(yī)學和獸醫(yī)學傾向于依賴分離培養(yǎng)微生物的傳統(tǒng)方法來評估工作優(yōu)先級,而環(huán)境科學更依賴基因組學和宏基因組學測序。這表明,在“同一健康”框架下,評估AMR需要跨領(lǐng)域的、多角度的綜合框架,以此收集更詳細的標準化數(shù)據(jù)并制定對策。此外,“同一健康“框架下的綜合監(jiān)測研究在低收入國家?guī)缀鯖]有,而這些國家正面臨著AMR加重的嚴峻局面,這些國家應(yīng)成為未來研究和資助的重點。
全景圖譜支撐了聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織的AMR有關(guān)政策制定。例如,不同收入水平國家的AMR研究模式間的差異性(如圖所示)。實驗基礎(chǔ)設(shè)施有限、國家行動計劃不完善和財政支持不足等問題,限制了在特定區(qū)域中關(guān)鍵領(lǐng)域的研究進展。尤其是,預(yù)防和綜合監(jiān)測是各國解決AMR問題的首要環(huán)節(jié),應(yīng)在政策制定中優(yōu)先考慮。
新范式獲得了AMR研究領(lǐng)域各國專家的高度關(guān)注和熱烈討論。四方合作組織抗微生物藥物耐藥性和使用綜合監(jiān)測組織 (Quadripartite Technical Group?on?Antimicrobial?Resistance and Use Integrated Surveillance,QTG-AIS)主席Sabiha Essack教授在社交媒體上評論道:“該工作創(chuàng)新性地使用人工智能方法確定綜合監(jiān)測差距,極具開創(chuàng)性,將會為聯(lián)合國四方技術(shù)小組在同一健康視角下進行抗微生物藥物耐藥性綜合監(jiān)測工作扮演重要角色”。美國弗吉尼亞理工大學Amy Pruden教授在第七屆環(huán)境抗微生物藥物耐藥性國際會議(EDAR7)的報告中表示:“看到這篇文章讓我覺得開心,這項工作為理解和從日益增長的抗微生物藥物耐藥性研究中獲益樹立了一個榜樣”。
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“同一健康”視角下的抗微生物藥物耐藥性研究跨領(lǐng)域合作網(wǎng)絡(luò)圖