概述         药物分子设计前沿进展分子编辑为药物合成及发现打开了新思路，通过在分子原有的结构基础上对其进行的原子尺度上的修饰，能极大程度地简化药物合成以及新药研发的难度。自其出现以来，化学家们主要围绕在两个方面不断优化：骨架编辑和外围编辑。在这里给大家分享一篇最新的JMC期刊，对分子编辑技术进行总结并举例，为药物发现与结构设计提供新策略，如何开发一种普适的分子编辑策略也许会成为未来的主要研究方向。内容概览： 1. 骨架编辑：  1.1 单原子编辑  1.2 多原子编辑  1.3 扩换化 2. 外围编辑：  2.1 C-H键活化  2.2 原子/FGs交换  2.3 功能组转换  2.4 骨架重建  2.5 立体化学编辑1 骨架编辑近年来，骨架编辑因其充分发挥化学结构潜力而引发许多关注。骨架编辑以重排和骨架跃迁为中心，在光照、特殊试剂的作用下，通过单个或多个原子的删除和插入来进行分子骨架的调整。1.1 单原子编辑单原子编辑通过单原子操作直接转化核心结构，不会改变取代方式。作为药物设计中广泛使用的经典生物等构置换物，用N原子取代芳香族C-H基团可以有效地调整氢键相互作用、极性、溶解度、结合亲和力或对靶点的选择性。用氮原子替换吡啶环中的一个碳，生成了FDA批准的药物阿伐那非，效价提高了20倍；TNNI3K抑制剂的开发也强调了该策略的重要性（图1a）。2023年，Mark D. Levin的研究小组提出了一种碳氮转换反应，将喹啉类药物转化为相应的喹唑啉类药物，从而合成出了已批准药物talnetant的喹唑啉衍生物（图1a）。Bill Morandi的研究小组实现了对硅烷基保护的吲哚进行骨架编辑，通过在五元环插入氮原子来引入喹唑啉或喹喔啉生物等排体，将β-肾上腺素受体拮抗剂吲哚洛尔转化为相应的喹唑啉衍生物（图1b）。Sarpong实验室开发了α-酰化哌啶和其他饱和杂环的可见光诱导环收缩，通过该收缩，肽中的α-氨基酮直接转化为β-氨基酮（图1c）。1.2 多原子编辑多原子编辑能够通过特异性的方式将两个或多个原子插入分子骨架中，从而发现未知的药物化学实体。双环[2.1.1]己烷(BCHs)是一类重要的富含C(sp3)的苯类双环烃生物等排体，在药物化学中具有广泛的应用。2023年，Procter研究小组报告了Sm(II)催化的分子编辑，通过将烯烃插入双环[1.1.0]丁烷片段，构建了BCHs这一重要结构（图2a）。利用该方法制备了一种新型广谱抗菌药物酞磺胺噻唑的衍生物。Glorius及其同事发现了一种可见光介导的去甲基化环扩大策略，通过将双环[1.1.0]丁烷插入噻吩中的八元双环（图2b），该结构引入使得分子增强了与靶点的立体结合性。1.3 扩环化扩环化是一种新兴的分子编辑工具，一般指合成具有至少12个重原子的半刚性环，可以提供新的化学空间，与无环类似物相比可以提高对靶点的结合力或选择性，广泛用于编辑后续药物发现的药物（或临床候选）分子而无专利侵权。Grubbs开发的闭环复分解(RCM)已成扩环化最常用的合成工具。RCM具有广泛的官能团适用性，并可适用于不同的反应需求。William及其同事利用RCM化学优化了大量专利的基于嘧啶的支架，生成了扩环口服激酶抑制剂Pacritinib（图3）2 外围编辑外围编辑主要关注在催化剂或其他条件下对惰性的C-H进行的活化，从而导入目的基团，实现在温和的条件下将目标分子官能化。如：4′-修饰核苷用于抗病毒治疗的发现凸显了外周编辑的价值（图4）。4′-叠氮基-2-氟核苷阿兹夫定（也称为FNC）被NMPA批准用于HIV和COVID-19治疗。4′-乙炔基-2-氟核苷(CL-197)则是另一种高效、口服生物可利用的基于核苷的临床候选药物，用于治疗HIV-1感染。2.1 C-H活化在结构优化中，通常会在分子支架上引入一个官能团，这可能会改变一些特性，如对靶点的活性和选择性。C−H键活化是一种强大的外周分子编辑策略，用于在不同位点高效选择性地功能化药效团。Yu的研究小组开发了一种通用的氮杂芳烃的后期C−H烯烃化、烯丙基化和炔基化，实现了抗肿瘤药物喜树碱的C6或C7选择性烯烃化（图5a）。MacMillan实验室开发了直接功能化的转化工具，通过融合镍催化的光氧化还原C−C交叉偶联和分子内C−H活化/功能化来构建各种非常难以进入的半饱和环系统，成功合成了抗囊性纤维化药物Lumacaftor和抗肿瘤药物Amsacrine（图5b）。2.2 原子/FGs交换将易反应的原子或FGs（如卤素、硼酸酯和羧基）转化为其他结构是一种常见的药物修饰策略。其中，过渡金属催化的交叉偶联反应常用于将卤素或硼酸酯基团转化为杂环或苯环，提供与靶点关键疏水或氢键的相互作用。 2017年，第一个氘代药物Deutetrabenazine，被批准用于治疗亨廷顿病相关的舞蹈症。Deutetrabenazine表现出比非氘化药物丁苯那嗪更好的药代动力学特性和有效性（图6a）。2022年，TYK2抑制剂Deucravacitinib获批用于治疗中度至重度银屑病，发现氘化可避免体内N-脱烷基化代谢（图6a）。其中还报道了一种光催化极性转化策略，即通过一锅法使用D2O作为氘源将异氰酸酯基团转化为氘代α-氨基氧化膦基团，产物表现出比相应的非氘化合物提高近10倍的效力（图6b）。2020年，Lundgren及其同事报道了一种脱羧-羧化平台，通过非催化原子交换可合成13C同位素标记的非甾体抗炎药非诺洛芬和伊索克酸（图6c）。2.3 功能组转换鉴于FGs的连接位置对药物分子的各个方面，包括生物活性和物理性质有显著影响，FGs转化的发展在药物发现中具有特别的意义。2021年，Dong课题组报道了1，2-羰基迁移法，分两步将醋酸二氢睾酮转化为“C2-oxo”类似物，收率为51%，具有良好的区域选择性（图7）。原合成需5个步骤，收率较低(< 39%)且缺乏区域选择性。2.4 骨架重建骨架重建是药物化学中一种有吸引力的策略，涉及将一个简单的杂环转化为具有相同环大小但FGs更多的骨架结构。在降胆固醇药物阿托伐他汀（立普妥）的研究中，将二取代吡咯转化为完全取代吡咯提高了抑制活性 > 30倍（图8a）。2023年，Zhou及其同事报告了一种一锅方法，通过去甲基化解构和重构过程，以偶氮烯烃为分子微扰剂，将简单的吡咯转化为完全取代的吡咯（图8b）。2.5 立体化学编辑手性生物活性化合物的立体化学通常影响其效力、药代动力学、药代动力学等。立体化学编辑可以在后期实现立体中心的相互转化，并降低化学合成的难度。Wendlandt研究小组的开创性工作揭开了一种新型的光诱导立体编辑逻辑，将具有完全未活化的三级立体中心的多样手性分子转化为截然不同的立体异构体。总结分子编辑策略颠覆性地改变了传统药物发现和开发方式：通过常规方法获得未知的分子结构，发掘药效官能团作用；以直观和精确的方式快速构建药效结构；选择性地对分子骨架的位点引入不同的官能团，从而加快化学制备；实现分子结构的多样化，丰富化学库。当然除了以上诸多优势外，也要注意：对复杂分子骨架进行分子编辑，有时会导致添加不必要的取代基而对药效或选择性方面产生不利影响；另一个问题是针对性地编辑某个位点很大程度上取决于使用的反应条件和试剂，还需要化学家的进一步探索。END文案 | 李怡娴排版 | 李怡娴审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展我们期待你的加入RECRUIT投稿联系：欢迎加入世界生命科学大会，探索生命医学新未来。添加微信请备注（单位-专业-姓名）

NEWS•✦新闻热点✦•新闻要点details       山东聊城阳谷县一养殖场发现炭疽病例，5名直接接触病畜的养殖场工作人员被诊断为皮肤炭疽，接触者目前已隔离治疗，相关畜产品未进入市场流通环节。BACKGROUND•✦炭疽介绍✦•       炭疽（anthrax）是由炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）所引起的动物源性传染病，是《中华人民共和国传染病防治法》中规定的乙类甲管传染病，其中肺炭疽采取甲类传染病相关预防、控制措施。炭疽杆菌感染途径Anthrax infection route       炭疽杆菌属于需氧芽孢杆菌属，能引起羊、牛、马等动物及人类的炭疽病。人类自然感染主要是因为接触污染的动物尸体和皮毛；接触被感染动物污染的土壤；也可因食用加热不充分的病畜肉导致肠炭疽或吸入带有芽孢的尘埃引起肺炭疽。       另一种重要的感染途径是生物武器袭击，以气溶胶方式散布的炭疽芽孢能够同时大面积污染空气、水源、食物。“二战”期间，日本731部队曾大量培养炭疽病菌，并利用活人进行细菌及细菌武器效能的试验。炭疽杆菌在阴暗潮湿的条件下能存活三四十年甚至120年，因而一旦炭疽菌孢子渗透到地面，它致命的传染性将会接近无限期地感染这个地区，并形成一个近乎永久的传染源。炭疽显微镜下图日本731部队 炭疽分型 Anthrax typing       以感染途径不同可分为皮肤型、肠型和肺型3种炭疽。皮肤型炭疽是通过皮肤损伤而感染的；肠型炭疽是通过胃肠黏膜损伤而致；肺型炭疽是通过吸入炭疽芽孢所致。潜伏期一般为12小时至12天，平均2~5天，3种类型的炭疽均有可能致死，但如果早期治疗及时，80%的皮肤型炭疽能恢复正常。 常见感染症状 Common symptoms of infection       炭疽杆菌感染后，开始表现为小丘疹，而后24小时内发展为环状小水疱，随之破溃并形成黑色结痂，黑色结痂逐渐增厚，周围形成水肿。一般局部无发热、脓性分泌物和疼痛症状。如何预防肺炭疽？The prevention of pulmonary anthrax1.避免接触传染源        炭疽的传染源主要是病死动物，因此发现牛、羊等动物生病或突然死亡时，应避免接触、宰杀、食用或买卖，并立即报告当地畜牧兽医部门进行处理。2.职业防护       对于从事屠宰和皮毛加工等职业的人员，应在操作时佩戴口罩和手套等相关防护装备，避免可能的病原菌经皮肤或吸入引起感染。3.食品安全       消费者应从正规渠道购买牛羊肉制品，并确保烹饪时煮熟煮透，避免食用来源不明或未经检疫的动物制品。4.环境监测与清洁       对养殖场及周边环境进行定期的监测和全面的清洁消毒，以减少病原体在环境中的存活和传播。5.健康监测       对于有可疑接触史的人员，应进行健康监测，若出现症状，及时就医并告知医生可能的接触史，以便得到及时正确的诊断和治疗。6.公众教育       提高公众对炭疽病的认识，了解其传播途径和预防措施，增强自我保护意识。参考文献[1] Bower WA, Yu Y, Person MK, Parker CM, Kennedy JL, Sue D, Hesse EM, Cook R, Bradley J, Bulitta JB, Karchmer AW, Ward RM, Cato SG, Stephens KC, Hendricks KA. CDC Guidelines for the Prevention and Treatment of Anthrax, 2023. MMWR Recomm Rep. 2023 Nov 17;72(6):1-47. doi: 10.15585/mmwr.rr7206a1. PMID: 37963097; PMCID: PMC10651316.END                    文案 | 叶茜文 、yangyang排版 | 叶茜文                    审核 | 叶茜文 、yangyang发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展我们期待你的加入RECRUIT投稿联系：欢迎加入世界生命科学大会，探索生命医学新未来。添加微信请备注（单位-专业-姓名）

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background胰腺导管腺癌(PDA)是一种侵袭性恶性肿瘤，通常在癌症晚期诊断出来。PDA细胞的特点是多种代谢紊乱导致活性氧(ROS)升高。通过多种机制促进癌变，包括半胱氨酸/蛋氨酸氧化、基因组不稳定和基质相互作用改变，但癌细胞会小心控制ROS水平，以避免有毒物质的积累。对细胞死亡的耐受性是癌症的一个公认的标志，它有助于肿瘤的发生和治疗耐药性。越来越多的证据表明，ROS信号可以决定对非凋亡形式的程序性细胞死亡的敏感性，如程序性死亡和铁死亡。PDA细胞重组细胞器功能，导致铁利用率和ROS产生显著增加。这增加了细胞对铁致死亡的内在易感性，这种易感性被各种抗氧化机制所抑制，除非环境因素破坏防御系统的稳定。其中，谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)在其中起着最关键的作用，这是一种含硒半胱氨酸的蛋白(硒蛋白)，它利用还原型谷胱甘肽(GSH)作为辅助因子来解除脂质过氧化。由于明显缺乏转录调控，尽管其疗效不稳定且毒性升高，但仍可用于癌症治疗。诱导铁死亡已被证明可以抑制PDA的体外和体内生长，尽管也有相反的效果报道。在生物体中，硒(Se)是一种微量元素，尽管存在硫，但仍能与半胱氨酸结合，生成硒代半胱氨酸。目前在人体中仅鉴定出25种硒蛋白，其中大多数与氧化还原稳定有关。硒的摄取和代谢影响铁死亡的易感性。细胞代谢途径参与了ROS相关铁死亡的防御。其中，甲羟戊酸途径(MVP)在PDA中上调，并产生一些自由基捕获类异戊二烯，减轻氧化应激。MVP限速酶是一类高度选择性的药物，称为他汀类药物。尽管他汀类药物被广泛使用，但其抗肿瘤特性尚不清楚。更重要的是，他汀类药物的使用对癌症患者的益处微小，并且在体内不能充分引发治疗相关的肿瘤细胞死亡。在这里，我们扩展了先前的研究结果，并证明他汀类药物能升高PDA细胞中的ROS，并促进铁死亡。然后，我们发现了一种有机硒化合物，二苄基二硒化物(DBDS)作为一种铁死亡诱导剂，能够在体外和体内抑制PDA的生长。铁死亡（Ferroptosis）：是一种新型程序性细胞死亡形式，为铁依赖性脂质过氧化物的积累所导致。铁死亡发生机制主要与铁代谢紊乱、氨基酸抗氧化系统失衡、脂质过氧化物集聚有关。RERULTS•✦研究结果✦•1、甲羟戊酸途径抑制诱导铁死亡甲羟戊酸下游的多种中间体可以稳定氧化还原应激（图1B）。而他汀处理的PDA细胞中ROS的产生。辛伐他汀大量诱导细胞质和线粒体氧化还原物种(图1A-B)，而添加甲羟戊酸完全抑制ROS升高(图1D)。这些发现表明，甲羟戊酸途径在PDA中持续存在，以控制ROS水平。另一方面，辛伐他汀处理的PDA细胞表现出强烈的脂质过氧化，通过补充甲羟戊酸和CoQ使其正常化(图1C-S)。图 1 甲羟戊酸途径的抑制触发PDA氧化应激和铁死亡2、有机硒化合物在体外表现出抗肿瘤的特性与正在进行感染性和自身免疫性疾病II/ III期临床试验的Ebselen或新合成的PhSeZnCl相比，DBDS显示出更强的抑制肿瘤细胞生长的能力（图2。有趣的是，这与改变细胞内硒的可用性无关，因为添加低微摩尔浓度的无机硒不会抑制-而是促进-细胞生长。总的来说，这些结果表明DBDS是一种具有有效的抗肿瘤活性，但尚不清楚。图 2 Dibenzyl diselenide 是一种抗肿瘤化合物。3、DBDS诱导PDA细胞铁死亡结果观察到DBDS处理后红到绿的剂量依赖性荧光位移，这可以通过Ferrostatin-1或Anti-oxidant N-acetylcysteine (NAC) 共同处理来阻止(图3A)。这些数据表明，DBDS会引起PDA的铁死亡。他汀类药物可以靶向细胞的“调节半影区”诱导铁死亡，而DBDS则直接攻击触发铁死亡的核心机制。由于这两种化合物在复杂的生化谱的相反边缘起作用，我们预计DBDS和辛伐他汀的联合治疗可能对细胞死亡具有附加作用，也许是协同作用。事实上，联合给药协同作用导致体外细胞活力降低(图3E)，并显著降低体内肿瘤生长(图3F)。在PDA细胞中的发现表明，二硒化物是一种新的铁死亡诱导剂，而MVP中间体是关键的铁死亡屏蔽抗氧化剂。图 3 DBDS是一种铁死亡诱导Conclusions•✦总结✦•该研究确定了PDA细胞中的代谢脆弱性，可以通过他汀类药物和双硒酸盐的组合攻击。这种概念验证策略取决于铁死亡的内在生化可塑性，培养其核心执行者(例如:铁可用性，活性氧)，同时破坏监管防御系统(自由基捕获异戊二烯类)。并发现了含硒有机化合物的新性质，这些化合物代表了设计新型特异性铁死亡诱导剂。参考文献[1] Organic Selenium induces ferroptosis in pancreatic cancer cells Noè R, Inglese N, Romani P, Serafini T, Paoli C, Calciolari B, Fantuz M, Zamborlin A, Surdo NC, Spada V, Spacci M, Volta S, Ermini ML, Di Benedetto G, Frusca V, Santi C, Lefkimmiatis K, Dupont S, Voliani V, Sancineto L, Carrer A. Organic Selenium induces ferroptosis in pancreatic cancer cells. Redox Biol. 2023 Dec;68:102962. doi: 10.1016/j.redox.2023.102962. Epub 2023 Nov 20. PMID: 38029455; PMCID: PMC10698006..END文案 | 蒋蒋排版 | 蒋蒋审核 | 蒋蒋发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展我们期待你的加入RECRUIT投稿联系：欢迎加入世界生命科学大会，探索生命医学新未来。添加微信请备注（单位-专业-姓名）

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background重度抑郁症被发现比债务、离婚等更能降低人类生活满意度，并且引起或加重共病，包括心脏病、焦虑和癌症等。尽管药物和心理治疗有效，但许多人对治疗有抵抗力，且治疗覆盖率低。锻炼作为补充或替代治疗，能改善心理和身体健康。各国指南推荐体育活动，但缺乏明确剂量和方式建议，荟萃分析的异质性限制了效果评估。研究目的Objects为解决现有综述中的矛盾，本研究全面搜集了运动治疗抑郁症的随机试验，探讨了性别、年龄和抑郁基线水平对治疗结果的影响来评估最佳运动剂量和方式。同时拟通过分析自主支持或行为改变技术的有效性，来了解运动治疗的干预机制。RESULTS•✦研究结果✦•一、研究选择经数据库搜索、筛选后共纳入246份报告中描述的218项独特研究，总计495个组和14170名参与者。网络几何形状指示每个臂中的参与者数量（点的大小）和臂之间的比较数量（线的粗细）（如图）。总体试验设计-治疗相互作用模型的结果无统计学意义，支持传递性假设（χ 2=94.92，df=75，P=0.06）。二、综合结果与对照组相比，舞蹈[n=107，κ=5，g=−0.96，95%CI (−1.36,−0.56）]的抑郁程度大幅降低，步行或慢跑[n=1210，κ=51，g=−0.63，95%CI (−0.80,−0.46)]、瑜伽[n=1047，κ=33，g=−0.55，95%CI (−0.73至−0.36)]、力量训练[n=643，κ=22，g=−0.49，95%CI (−0.69至−0.29)]、混合有氧运动[n=1286，κ=51，g=−0.43，95%CI (−0.61至−0.25)]和太极或气功[n=343，κ=12，g=−0.42，95%CI (−0.65至−0.25)]的抑郁程度中度降低。当运动与SSRI(selective serotonin reuptake inhibitor, 选择性5-羟色胺再摄取抑制剂)组合[n=268，κ=11，g=-0.55，95%CI (-0.86至-0.23)]或有氧运动与心理治疗组合[n=404，κ=15，g=-0.54，95%CI (-0.76至-0.32)]时，也存在中度的、有临床意义的效果。与对照相比，所有这些治疗都显著强于标准化的最小临床重要差异(g=-0.20)。对于可接受性，力量训练[n=247，κ=6，OR=0.55，95%CI (0.31,0.99)]和瑜伽[n=264，κ=5，0.57，95%CI (0.35,0.94)]的参与者退出研究的几率低于对照组。然而，单独认知行为治疗的效果中等[n=712，κ=20，g=0.55，95%CI (0.75,0.37)]，SSRIs的效果较小[n=432，κ=16，g=0.26，95%CI(0.50,0.01)]三、参与者特征调节最佳模式似乎受年龄和性别的调节。力量训练和骑自行车对女性的影响似乎大于男性。当心理治疗同时配合瑜伽、太极和有氧运动时，男性的效果似乎大于女性。瑜伽和有氧运动以及心理治疗对老年参与者似乎比年轻人更有效，对年轻参与者进行力量训练似乎比对年长参与者更有效（如图）。四、干预和设计特征的调节剧烈运动（如跑步、间歇训练；g=0.74）比轻度体力活动（如步行、哈他瑜伽；g=0.58）的治疗预期效果更强。微弱的证据表明，较短的干预措施（如10周；g=0.53）比较长的干预措施（如30周；g=0.37，）效果稍好。DISCUSSION•✦研究讨论✦•本研究结果发现无论是单独运动还是与认知行为疗法等其他既定治疗方法联合运动对抑郁治疗有效。单独来看，最有效的锻炼方式是散步或慢跑、瑜伽、力量训练和跳舞。虽然步行或慢跑对男性和女性都有效，但力量训练对女性更有效，瑜伽或气功对男性更有效。瑜伽在老年人中更有效，力量训练在年轻人中更有效。锻炼的益处往往与规定的强度成正比，剧烈活动更好。对于不同的每周剂量，对于有不同合并症的人，或对于不同的基线抑郁水平，益处同样有效。本研究使用最新的偏倚风险工具，进行更系统的文献搜索以降低发表偏倚。整合网络荟萃分析结果，进行个体患者荟萃分析，通过分析参与者特征和干预设计特征来尽可能减少误差的发生。然而，本研究存在局限性，比如纳入的研究和参与者可能存在系统性偏倚。实验设计中盲法难以实现，同时纳入的以往研究结果可能被过于保守地评估。以及灰色文献和未发表研究的系统性搜索不足，存在发表偏倚风险。参考文献[1] Noetel, Michael., S&ers, Taren., Gallardo-Gómez, Daniel., Taylor, Paul.,  & Del Pozo Cruz, Borja.. (2024). Effect of exercise for depression: systematic review and network meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ (Clinical research ed.).END文案 | 马诗瑾排版 | 姜笑南审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展我们期待你的加入RECRUIT投稿联系：欢迎加入世界生命科学大会，探索生命医学新未来。添加微信请备注（单位-专业-姓名）

      骨关节炎是一种退行性关节疾病。它会导致疼痛和僵硬，在一定程度上影响人自由活动的能力。骨关节炎最常见于膝关节，女性比男性更容易患上骨关节炎。通过运动和健康饮食来锻炼强健的肌肉并保持健康体重可以减轻症状。严重病例可以通过关节置换术以减轻疼痛和恢复活动能力。研究介绍 / Introduction研究背景 / Background       骨关节炎 (OA) 是导致老年人身体残疾的一大原因。在美国，每年有超过60万人进行全膝关节置换手术 (TKR)。       临床OA症状包括关节疼痛、僵硬和活动范围减小。放射OA的诊断采用分级系统，如Kellgren-Lawrence (KL)分级或基于骨赘盒关节间隙狭窄评估的国际骨性关节炎研究学会(OARSI)图谱。但是，目前并没有统一的分级版本。       随着人工智能(AI)在各个领域的普及，医疗系统与AI的联系也逐渐增加，本文即是通过应用人工智能的深度学习功能完成对骨关节炎的诊断以及TKR风险预测。研究方法 / Methods1数据收集 / Data Collection       这项研究使用了骨关节炎倡议 (OAI) 的数据，OAI在2004年2月至2015年10月期间招募了4796名参与者来收集临床、成像和生物标本数据。OAI数据包括患者的8年双侧后前固定屈曲膝关节X光片和9年内的膝关节置换结果数据。2队列选择 / Cohort Selection       通过使用基线混杂变量：年龄、体重指数 (BMI) 、性别和种族，通过匹配患者和对照患者来选择平衡的病例对照队列。3深度学习模型开发和评估 / Model Development and Evaluation       在DL模型上使用多任务学习模型，同时预测患者和对照患者的TKR结果以及X光片的KL级。多任务学习改善了单一学习任务的概括性。用转移学习训练的多任务深度学习模型(DL-TL-MT)的输出提供了TKR结果和KL等级的预测。研究结果 / Results1深度学习(DL)，深度-转移学习(DL-TL)，深度-转移-多任务学习(DL-TL-MT)均具有较高的分类性能，特异性和灵敏性。其中，DL-TL-MT分类性能最好(AUC最高)，DL和DL-TL特异性最好。2可以通过DL-TL-MT完成对骨关节炎0、3、4级的精准分级(KL等级)。3可以完成对TKR手术的不同风险因素的预测。本研究包括了家庭病史、过往受伤情况等危险因素。讨论 / Discussion1. 与以前通过预测KL等级来应用DL模型评估膝盖关节炎的方法不同，本方法使用基于图像的特征来实现接受TKR的更高结果预测精度。2. 多任务学习方法在平均多类准确度和平均平方误差方面提高了KL等级预测性能。3. 训练模型的数据集大小有限，有较多的数据不符合本研究的队列选择标准而被忽略。4. 结果变量被定义为在9年内经历TKR。尽管TKR结果作为单一的临床结果衡量标准可取，但接受TKR的决定可能会受到并发症、保险状态等其他因素的影响。5. 本研究用X光片等进行研究，但是使用DL模型来预测膝盖关节炎的进展等并不限于X光片。将来，基于三维MRI的DL方法可能同样会用于预测膝盖关节炎的进展。参考文献[1] K. Leung et al., "Prediction of Total Knee Replacement and Diagnosis of Osteoarthritis by Using Deep Learning on Knee Radiographs: Data from the Osteoarthritis Initiative," Radiology, vol. 296, no. 3, pp. 584-593, 2020, doi: 10.1148/radiol.2020192091.[2] https://www.facebook.com/verywell, “The Different Types of Osteoarthritis With Pictures,” Verywell Health, 2022. END文案 | 张睿婕排版 | 张睿婕审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展我们期待你的加入RECRUIT投稿联系：欢迎加入世界生命科学大会，探索生命医学新未来。添加微信请备注（单位-专业-姓名）