题图:来自诺奖公告
作者:天上的云,生物化学博士,14岁考入中国科技大学。加州理工学院博士,研究蛋白质三维结构。曾创立生物医药企业,就职麦肯锡公司十年。目前是一家私募股权基金合伙人,主管医疗大健康投资。
戴米斯·哈沙比斯
(Demis Hassabis)
无疑是个不折不扣的天才。他 1976 年出生在伦敦,父亲是希腊裔塞浦路斯人,母亲则是新加坡华裔。在他小时候,戴米斯就展现出了惊人的智力:5 岁便自学国际象棋,8 岁在世界青少年国际象棋比赛中获得第五名,13 岁成为国际象棋大师,成功击败了职业棋手。
戴米斯在伦敦的公立学校读书时,已开始编程自己的电子游戏。17 岁时,他进入剑桥大学攻读计算机科学,但他却悄悄在实验室里研究神经科学。这个学术熔炉让他将计算机的代码与脑科学原理结合,最终推动了 DeepMind 的成立。
2016 年,戴米斯通过 AlphaGo 让世界看到了人工智能的惊人潜力。当时,在与围棋世界冠军李世石的对弈中,AlphaGo 的一步“五路肩冲”,又称为著名的“37 手”让全球棋迷为之震撼,下出了人类从来不敢想的新棋,初步体现出计算机创新的能力。此后,AlphaZero 摒弃了 AlphaGo 学习人类棋谱的做法,采取自我对弈,又把围棋水平大大提高,100:0 战胜 AlphaGo,目前已经远超人类最高围棋水平。
不过,戴米斯并不满足于此,他的目标更加宏大。2020 年,他宣布,AlphaFold 成功破解了蛋白质折叠难题,也就是蛋白质三维结构解析问题。2024 年,戴米斯因此获得了诺贝尔化学奖。
如果说 AlphaGo 和 AlphaFold 还是特殊领域的计算机技术突破,那么 2022 年底 ChatGPT 的推出,使得人工智能已经触达几乎所有的知识领域。大家普遍认为,人工智能在下面几年可能达到 AGI,超越人类智能水平,并大大加速各域科技发展,尤其是医疗健康领域。
最近,戴米斯又提出了一个令人震惊的预言:
“未来十年,AI 有潜力攻克所有疾病。”
他的话或许听起来有些过于大胆,但从他的研究和成就来看,这个愿景并非空想。
或许你对“蛋白质折叠”这一术语并不熟悉,但它在生物学中的重要性不亚于一个“圣杯”。蛋白质是生命的纳米机器人,负责氧气运输、病毒防御、信号传递等几乎所有生理功能。每种蛋白质都有它独特的三维结构,这种结构决定了它的功能。
蛋白质最初生产出来只是一个线性链条,它就像一条“冬眠的蛇”——没有任何功能。但当它自己折叠成特定的三维结构后,蛋白质才真正“醒来”,拥有了功能。这个折叠有点像一个变形金钢的变身过程。科学家们早就知道,
了解蛋白质的折叠结构能帮助我们理解其功能,从而为疾病的精准治疗找到方法。
比如说,胰岛素是科学家最早研究的蛋白质之一。它的折叠结构像一把定制的钥匙,可以开启细胞吸收葡萄糖的机制,从而降低和调控血糖水平,可以用于糖尿病的治疗。由于科学家知道了胰岛素的三维结构,就可以修改胰岛素的结构,在不改变其血糖调控基本功能的情况下,做出更好的药物。比如正常胰岛素需要一日三针,现在长效胰岛素可以一周一针,方便病人,也增加了治疗的依从性和效果。
但是蛋白质的折叠和结构研究,一直是生物学中的一大难题。科学家用传统方法,通常需要花费数年时间,制备足够多蛋白质,想办法制备单晶,这是一个需要耐心、手艺和运气的过程。有了单晶,科学家可以用 X 光衍射来解析其结构。当然,现在还有其他技术,比如冷冻电镜等。重要蛋白质的结构解析,一直都是上 Nature,Science 等头部科学杂志发表的。一个蛋白质结构的解析,至少成就一个博士,有时多个博士。
传统方法经过科学家前赴后继的努力,解析了约 19 万个结构,但相比于 2 亿个蛋白种类,进度还是太慢,满足不了生物医药发展的需求。AlphaFold 研发成功之后,用约一年时间预测完成了这 2 亿个蛋白,覆盖几乎所有已知蛋白质。这个突破相当于在生物医药领域投下"学术核弹"——曾经需要博士生五年攻坚的课题,如今 AI 可以在几分钟,最多几十分钟给出答案。这一突破,基本让传统的“蛋白质结构博士”成为历史。
去年,与戴米斯一同获得诺贝尔奖的,还有一位美国科学家——大卫·贝克。与戴米斯不同,大卫是一位化学家,他从小学起便开始系统学习化学实验,如今是华盛顿大学蛋白质设计研究所的创始主任,被誉为全新蛋白设计领域的顶尖专家。
最近,大卫的团队在《自然》
(Nature)
杂志上发表了一项突破性研究:他们利用人工智能
(AI)
设计出了一种全新的蛋白质,能够有效中和蛇毒。对于那些害怕蛇的人来说,这或许是他送给大家的蛇年特别礼物。
蛇咬每年在全球造成约 10 万人死亡,30 万人致残。当前的主要治疗方法是使用蛇毒血清抗体,这些抗体通过向马或牛等大型动物注射少量蛇毒,再从它们的血清中提取、纯化而来。然而,这种方法存在不少问题:
成本高昂:不同种类的蛇毒需要对应的抗体,制备和纯化费用不菲;
副作用风险:动物来源的抗体可能引发人体免疫反应;
存储受限:血清抗体需要冷链保存,而蛇咬事件多发生在偏远山区和发展中国家,医疗资源有限,使得抗毒血清难以普及。
相比之下,大卫·贝克团队利用 AI 设计的全新蛋白,不仅在动物实验中实现了 100% 的治疗效果,还能在室温条件下长期保存,极大提高了药物的可及性。这一突破不仅为蛇毒治疗带来了全新的解决方案,也展现了 AI 在蛋白质设计领域的巨大潜力。
未来,AI 有望在各种疾病和药物研发领域大放异彩,大幅加速新药的开发进程。
这也正是戴米斯为何有信心预测,未来十年将迎来医疗科技的革命性突破。
戴米斯的预测可以说是一家之言,我们来系统地看看科技发展对长寿衰老的影响。
安德鲁·斯蒂尔
(Andrew Steele)
拥有牛津大学的物理学博士学位,但后来转行,专注于长寿与衰老科学的研究。他曾在弗朗西斯·克里克研究所
(Francis Crick Institute)
从事计算生物学研究,该研究所以 DNA 双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克命名。如今,他是一名专职作家,致力于向公众科普长寿科学。
安德鲁的代表作是《Ageless》,中文可译作《不老》,在书中,他系统梳理了长寿与衰老研究的历史和最新进展。
根据书中的研究,在人类历史上的大部分时间里,预期寿命一直不超过 40 岁。直到 1830 年后,得益于现代科学和医学的进步,全球预期寿命才开始稳步上升,尤其是在抗生素问世后,这一增长趋势更加显著。如今,短短 200 年间,人类的预期寿命几乎翻倍,达到了 80 岁。
通俗地讲,
相当于你每活 5 年,科学的发展会奖励你 1 年额外的寿命红利。
更好的消息是这种红利力度在加大。比如说,得益于改革开放的发展成果,中国从 1981 到 2019 年这 38 年中期望寿命增加了 9.4 年,相当于每活 4 年,奖励 1 年。而从 1998 到 2019 年这 21 年中期望寿命增加了 6.3 年,接近每活 3 年,奖励 1 年。
客观地说,历史上期望寿命的增加有多种因素共同的作用,包括医疗科技发展,医疗系统的投入,卫生条件的改善,生活水平的提高,教育和生活方式的改变等。
展望未来,科技发展这个因素是最可能有突破性发展的。
我们可以大胆预测,这个“科学红利”还可能进一步加大。随着人工智能
(AI)
赋能健康科技,医疗与生物技术的突破越来越快,甚至有可能达到——每年科技进步带来的寿命增长等于或超过 1 年。
如果人类真的达到这一点,那将是一个生命奇点
(Longevity Escape Velocity)
。理论上,
一旦科技延寿的速度超过衰老的速度,人类就有可能突破寿命极限,实现“永生不老”。
当然,许多人对“永生不老”是持怀疑态度的。
伦理和社会影响先不说,目前主流观点认为,人体的生物学设计可能存在寿命上限。具体来说:
80 岁:是目前社会的期望寿命。应该是一般人最低目标,只要在生活环境、基因和生活方式达到平均水平,理论上可以达到;
100 岁:百岁不是梦。需要优秀的基因支持,或者非常优秀的生活方式;
120 岁:目前主流科学认为的生物学长寿极限。不仅需要优秀的基因、优秀的生活方式,还需要科学发展的助力,能够克服主要老年疾病。
超过 120 岁:有待衰老研究上有重大突破,或者全新的生命模式,比如硅基生命,意识复刻等。
显然,目前科学还没有突破人类寿命极限的问题。可以确定的是,现代科技的飞速发展,给我们健康长寿带来了新的可能性。在未来十年,可以期待在疾病治疗方面有重大突破,从而进一步提升人类的期望寿命。
• 在未来的十年,AI 有望推动健康科技的飞速发展,甚至实现“无病不克”的愿景。
• 随着科技的进步,我们有可能迎来“生命奇点”,科技延寿的速度可能超过人类的衰老速度。
• 作为现在每个人的目标,百岁不是梦。
当然,要想受益于未来科技进步的成果,每个人需要活到那一天,还需要保持健康。毕竟,长寿并不仅仅是活得久,更是活得健康。所以,
我们的目标是——不衰不挂,百岁不是梦。
最后,留给读者两个问题: