INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background    双相障碍期间的抑郁发作会大大增加患者发病率及死亡率。然而，精神类疾病具有的复杂性病理因素导致其临床治疗方案一直存在高度异质性，这使得根据患者的既往病史、诊疗史及个人特质进行个性化治疗变得异常困难。大语言模型在识别罕见或难以解决的临床场景上显示出巨大潜力，可用于精准医疗的临床探索。    2024年3月13日，美国麻省总医院（Massachusetts General Hospital）哈佛医学院精神病学教授、美国麻省总医院量化健康中心创始人兼主任、美国麻省总医院实验药物与诊断中心主任Roy H. Perlis及其研究团队在 Neuropsychopharmacology期刊发表了题为：Clinical decision support for bipolar depression using large language models的研究论文。研究意义Significance    该研究发现，以专科循证指南为提示的大语言增强模型显著地提高了模型在选择双相障碍抑郁发作的最佳药物治疗方案的准确性，表现优于非增强模型和社区医生，并在性别和种族偏见的检验中显示出较小的差异，可以作为临床决策支持    工具，帮助临床医生选择最佳的药物治疗方案。    研究创新性地将治疗指南整合到模型的提示中，发现增强模型在药物治疗方案的选择上表现优于非增强模型和社区医生。    总之，本研究强调了使用大语言模型作为临床决策支持工具的潜在优势，建议进行前瞻性研究和随机对照试验以验证其有效性和安全性，并建议进一步完善相关措施，避免医生产生对这类模型的过度依赖。METHODS•✦研究方法✦•临床情景生成Vignette generation    基于两个学术医疗中心和附属社区医院的电子健康记录数据，使用概率模型生成50个反映双相障碍抑郁发作的临床情景文本。每个情景文本首先包括了基本的社会人口学信息，旨在使情景更加逼真，同时保持足够大的亚组，以便进行二次分析以检查偏见。社会人口学信息包括：年龄和性别（以 50% 的概率随机分配性别），种族（以 50% 的概率随机分配种族）。其次，每个文本还包括了其他精神或疾病合并症、当前及既往药物特征、和既往病程特征等临床信息。临床情景评估Vignette evaluation    由三位有超过20年情绪障碍诊疗经验的专家对每个情景进行评估，确定最佳和最差的药物治疗方案。同时，邀请社区临床医生通过在线调查对部分情景进行评估。模型设计Model design    增强模型通过使用在GPT-4模型指令中通过引入美国退伍军人管理局发布的《2023 年双相情感障碍指南》提示，生成治疗建议。基础模型的指令则未引入专科指南。性能评估Model evaluation    采用Cohen’s kappa等统计方法，评估模型和专家意见的一致性，检验模型是否存在性别和种族偏见，并进行后续敏感性分析。FINDINGS•✦研究发现✦•发现1增强型大语言模型与临床专家的结果比较这项研究首先对比了增强型GPT-4语言模型与专家意见和社区临床医生在双相抑郁症治疗决策中的一致性：（1）专家一致性：三位专家间的Cohen’s kappa值在0.10到0.22之间。（2）增强模型：增强模型与专家一致的Cohen’s kappa值为0.31。增强模型在50.8%的情景中选择了最佳治疗方案，84.4%的情景中最佳治疗方案在前三名内，94.9%的情境中最佳治疗方案在前五名内。模型选择与专家选择的平均重合数为3.7。（3）潜在问题：在12.0%的情景中，增强模型选择了专家认为不合适或禁忌的治疗方案。发现2增强型大语言模型可能存在的偏见亚组分析    在对四个性别-种族组的亚组分析中，模型性能表现出显著差异（p = 0.02）。在使用McNemar检验进行的事后成对对比中，发现模型在黑人女性中的表现显著差于白人男性（Bonferroni校正后的p = 0.03）。发现3增强型大语言模型与基础模型的结果比较研究对基础模型进行了相同的分析，使用了不包含任何特定指南知识的提示。基础模型与专家共识的Cohen's kappa值为0.09。在23.4%的情景中，基础模型识别出了最佳治疗方案，但显著低于增强模型（McNemar’s p < 0.001）；在72.4%的情景中，最佳治疗方案在基础模型推荐的前三名内；在90.6%的情景中，最佳治疗方案在前五名内。基础模型选择与专家选择的平均重合数为2.8。在10.8%的情景中，模型选择了被专家认为是不合适或禁忌的治疗方案；这一结果与增强模型无显著差异（McNemar’s p = 0.4）。在排除其中一位参与过专科指南编辑的专家后，基础模型结果与增强模型相似。在限制单一性别或种族的亚组分析中，两种模型性能无显著差异（p = 0.17）。发现4增强型大语言模型与社区医生的结果比较    研究对社区医生进行了相同的分析。社区医生的平均kappa值为0.07；在平均23.0%的情境中，识别出了最佳治疗方案；在平均49.0%的情景中，最佳治疗方案在在社区医生推荐的前三名内；在平均58.4%的情景中，最佳治疗方案在前五名内。社区医生选择与专家选择的平均重合数为2.2。平均22.0%的情景中，社区医生选择了被专家认为是不合适或禁忌的治疗方案。参考文献[1] Perlis, R. H., Goldberg, J. F., Ostacher, M. J., & Schneck, C. D. (2024). Clinical decision support for bipolar depression using large language models. Neuropsychopharmacology, 1-5. https://doi.org/10.1038/s41386-024-01841-2 [2] Lu, T., Liu, X., Sun, J., Bao, Y., Schuller, B. W., Han, Y., & Lu, L. (2023). Bridging the gap between artificial intelligence and mental health. Science Bulletin, S2095-9273. https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.07.015PROFILERoy H. Perlis哈佛医学院精神病学教授，美国麻省总医院量化健康中心创始人兼主任。美国麻省总医院实验药物与诊断中心主任        Perlis教授的实验室专注于开发临床和基因组预测治疗反应的生物标志物，并利用这些生物标志物开发新型疗法；主要运用细胞建模、转录组学、临床表型分析和小分子筛选等方法研究包括精神分裂症、躁狂抑郁症和抑郁症在内的精神障碍；旨在为神经生物学领域提供关键资源，通过高维数据扩展患者和健康对照细胞的完全注释并可共享的生物样本库。        Perlis教授团队为理解精神疾病的生物学基础做出了许多重要贡献。在发表于《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）上的研究中，他的团队利用精神分裂症患者的神经元和小胶质细胞描述了突触修剪的异常，为高通量筛选识别出有可能治疗和预防精神分裂症及相关疾病的干预方案奠定了基础。2016年，他参与领导的团队首次发现了与重度抑郁障碍相关的基因变异，该研究发表于《自然-遗传学》（Nature Genetics）上。Perlis教授团队是第一个应用机器学习预测抗抑郁药反应的团队，也是第一个完成自杀和锂反应全基因组关联研究的团队。Perlis教授已在Nature Genetics、Nature Neuroscience、JAMA、NEJM、British Medical Journal和American Journal of Psychiatry等期刊上发表超过350篇以上的原创研究论文。他的研究得到了来自美国国立卫生研究院（NIMH）、美国国立卫生研究院研究所（NHGRI）、美国国立卫生研究院生物研究所（NHLBI）、美国国立儿童疾病防治中心（NICHD）、美国国立卫生研究院（NCCIH）和美国国家科学基金会（NSF）等机构的支持。他本人也于2010年荣获抑郁症和双相情感障碍支持联盟（Depression and Bipolar Support Alliance）颁发的克勒曼奖（Klerman Award）。END文案 | 金    衍排版 | 金    衍审核 | 夏小倩发布｜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

在COVID-19大流行期间，对远程医疗的需求急剧增加。虽然门诊就诊仍将是医疗服务的重要组成部分，但预计将来远程医疗在医疗中的参与度将逐渐提高。2019年，世界卫生组织（WHO）发布了“数字健康全球战略报告（2020-2025年）”，旨在推动全球数字健康的发展。之后我国也发布了《健康中国行动（2019-2030年）》，将数字健康新业态提升到国家战略层面。据方信医疗统计，2023年国家层面推出的医疗数据化智慧化相关政策多达12条。随着全球卫生负担的加重，数字健康逐渐走进人们的视野。INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background世界老年人口以惊人的速度增长，预计65岁及以上人口将从2022年的10%上升到2050年的16%。人类平均寿命的增长一定程度上给日益紧张的卫生系统增加了负担，管理老年人口健康是一个较大的挑战。利用数字化技术促使常规的传统医疗向远程医疗转变，对于解决老年健康照护难题有巨大的应用潜力。将远程医疗应用于老年人口健康管理的主要社会目标是支持健康老龄化，同时保持老年人在家中的自主性和安全性。研究目的Objectives本文就数字化技术在老年健康照护中的应用现状、挑战和未来机遇作一综述，重点研究可穿戴设备在协助老年人监测其健康和在家中保持独立性方面的作用。FINDINGS•✦研究发现✦•1传统医疗vs数字化远程医疗 传统医疗依赖于医院里面对面门诊和访视以及每年的实验室监测，存在不方便且昂贵、分析结果延迟和诊断滞后的问题。其不能对患者进行连续和纵向的评估，缺乏足够的检测样本，无法满足快速增长的老龄化人口的快速增长的健康需求。 数字化远程医疗运用数字技术协助临床实践，可为老年患者提供便捷、持续的远程医疗照护。（1）可穿戴平台可以连续、无创地采集生物特征和生物分子数据，这是传统健康评估所无法实现的。（2）在不干扰日常活动的情况下远程跟踪慢性健康问题或正在进行的治疗，它们可以在中风、癫痫发作或跌倒等紧急情况下产生即时警报，以便及时进行医疗干预。（3）将为生活在农村地区的老年人提供更好的获得保健服务的机会，从而减少因地理差异造成的不平等。2老年健康照护技术 可穿戴式物理传感器多数商用可穿戴设备依赖于物理传感器，这些传感器在长时间内连续、纵向地测量人体的物理信号，包括对基本生命体征、心率、心电图、呼吸频率、体温、血氧饱和度或血压的连续测量。 可穿戴式化学传感器可穿戴化学传感器的使用可以连续无创地跟踪各种生物体液（如汗液、眼泪、唾液和组织间液）的化学成分动态变化，从而从分子水平对穿戴者的健康状况提供有用的见解，包括对糖尿病患者的血糖水平、心脏病患者的钾离子和应激激素皮质醇或帕金森病药物L-DOPA的连续监测。然而，可穿戴物理传感器无法提供丰富的分子信息。因此，虽然目前的可穿戴设备可追踪移动性和生命体征，如智能手表，但科学家们正在努力开发用于分子水平监测健康参数的可穿戴平台。另外，多模态可穿戴传感器阵列能够同时监测大量分子标志物，因此可以更好地诊断穿戴者的健康状况。 混合的多参数可穿戴传感平台可穿戴物理传感器通过直接接触皮肤收集信息，而可穿戴化学传感器通过接触不同的生物体液获取生物标志物数据，将两者混合使用开发为一体式设备后，单一可穿戴设备同时跟踪生命体征和化学生物标志物大大简化了对用户的监测，从而提高了依从性。微型化和制造技术的进步使得多种传感模式和众多传感元件可集成为一个非常小的尺寸（约0.5英寸直径）的单个可穿戴平台。此类智能可穿戴系统通常具有较高的处理能力，并与其他设备（特别是智能手机和平板电脑）配对，以收集和传输其数据，从而远程向云端（存储和处理系统数据的地方）和医疗保健提供商提供丰富的医疗数据流。 非穿戴式传感器一项正在进行的临床试验（NCTO5211687）旨在使用Kinect摄像头（具有深度感知能力的设备）作为传感器，在帕金森病患者家中评估其移动能力和步态，从而更好地进行疾病管理。此外，非可穿戴的移动化学传感器，如左旋多巴仪和常见的糖尿病检测条，可以帮助老年人在家中管理相应的疾病和健康状态。然而，尽管这种一次性传感器通常依赖于重复的血液检测，但它们不能提供先进的可穿戴设备所常见的连续读数和丰富的分子数据。图 1. 目前用于老年人健康监测的可穿戴设备概况a、老年人常见的与年龄相关的疾病。b、反映老年人健康状况的关键物理和化学信号，目前可通过可穿戴设备进行测量。在未来，也许可以测量其他物质（如淀粉样蛋白和tau蛋白）。c、安装在不同配件、衣服或皮肤上的常见人体传感设备。GPS，全球定位系统。（i）苹果手表；（ii）Oura ring（智能戒指）；（iii）飞利浦VitalPatch（检测心律失常的可穿戴生物传感器）；（iv）可穿戴超声贴片；（v）移动式心脏门诊遥测心电传感器；（vi）Sensoria（健身智能袜子）；（vii）Dexcom CGM（连续血糖监测仪）；（viii）集成可穿戴传感器阵列；（ix）可穿戴微针阵列；（x）Orpyx Insoles（足底压力传感器）。3临床转化应用的挑战（1）需根据老年人的使用习惯和使用障碍设计适合老年人的设备；（2）如何处理海量数据并将其转化为医疗决策是一个巨大的挑战，另外需注意保护数据隐私与安全；（3）可穿戴化学传感平台比物理生命体征传感平台面临更大的商业化挑战，其面临稳定性、准确性及设备范围有限的重大挑战。能够提供连续分子水平信息的可穿戴化学传感器仍处于开发的早期阶段。目前的设备范围很窄，因为它们主要依赖于酶和离子识别过程。虽然早期的工作重点是评估性能的生物标志物，但最近的工作已转向监测与老年健康相关的药物或疾病生物标志物；（4）与数字医疗相关的设备和服务的可及性和成本需要进一步改善。DISCUSSION•✦研究讨论✦•未来展望老年智能家庭科学家们设想未来老年智能家庭将依赖于一个完全集成的家庭监测系统网络，在无线通信网络和云分析平台中结合了各种穿戴式传感设备和电子监控设备（图2）。由此产生的系统将持续监测居民的健康和活动，并与大数据处理和警报系统相连接，以远程通知照顾者异常变化。这种远程监测将根据居民的具体健康需求进行调整，例如根据其虚弱程度和是否患有糖尿病、心脏病或肾病等慢性疾病。除了他们自己的家之外，老年人的其他生活场景（如辅助生活设施）也应以类似方式受益于数字卫生的发展。图2 居家老年医疗保健的未来未来以家庭为中心的老年护理的愿景，由数字技术和设备驱动。一个分布于身体和家中的与互联网连接的传感器网络，可以监测老年人的健康状况，并将丰富的动态数据传输到云服务器。然后，通过机器学习算法分析数据，与远程照护者和自主可穿戴治疗设备进行协调，以实现最佳医疗照护效果。这种治疗由与医生的虚拟访视、语音控制的个人助理以及社交和辅助机器人提供支持。Al，人工智能；DIA，舒张压；SpO2，血氧饱和度；SYS，收缩压。措施建议促进推广和应用数字技术在满足老年保健的需求和改变老年医疗的许多方面具有巨大的潜力。为了更广泛和完善地推广和应用老年人数字化医疗，我们需要与医疗保健一线人员合作，为老年人提供更多的教育援助，并持续与决策者沟通。未来（1）需合理培训：要是不当使用可能会对老年人身心造成负面影响，因此需要培训护理者和使用人员。（2）需成本控制以确保其可及性和可负担性：a.需要考虑数字医疗的费用，特别是在中低收入国家；b.需要在政府和监管机构的帮助下，将数字设备纳入医疗保险系统，使其广泛提供给公众；c.提高设备的集成性和使用性能将需要降低研究和生产成本。可穿戴式化学传感器通过持续、无创地收集丰富的生理和活动相关的个人数据，为追踪和改善成年人在衰老不同阶段的健康状况提供了巨大的机会。然而，其依然面临稳定性和准确性有限的重大挑战，我们期待在不久的将来，数字技术的不断创新能够转化为及时有效的干预措施，以提高老年护理的质量，促进健康的老龄化。参考文献[1] Chen, C., Ding, S. & Wang, J. Digital health for aging populations. Nat Med 29, 1623–1630 (2023). https://doi.org/10.1038/s41591-023-02391-8[2] 方信医疗. 2023国家医疗数据化智慧化相关政策盘点. 2024. https://mp.weixin.qq.com/s/8iZFdUZJTT3gfgsO6ay8YgPROFILEJoseph Wang加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UCSD）纳米工程系的杰出教授和SAIC讲座教授，2014-2019年期间担任该系系主任。他同时也是UCSD可穿戴传感器中心主任。Joseph教授的科研兴趣主要集中在生物电子学、可穿戴生物传感器和微型机器人和纳米机器、生物传感器、生物纳米技术和电分析话小学等领域。他是皇家化学学会（RSC）、美国电化学学会（ECS）和美国医学与生物工程学会（AIMBE）会士，也是美国发明家科学院（NAI）院士和汤森路透高被引研究者（2014-2022）。END文案 | 庄忆莲排版 | 夏小倩审核 | 夏小倩发布｜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

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background烟酸，也称为维生素 B3 ，是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 合成所必需的微量营养素。成人每天需要至少摄入 15mg以避免烟酸缺乏综合症，因此美国法律强制规定在谷物中添加烟酸。然而随着加工食品和快餐食品的大量消费，膳食烟酸已经出现过量摄入。治疗性烟酸是最早用于治疗血脂异常的药物之一，然而最近的临床试验表明，烟酸在联合他汀类药物治疗情况下反而提高了总死亡率。因此学者认为，烟酸对心血管疾病具有更复杂的影响。研究意义Significance本文从前瞻性发现队列中稳定心脏病患者的空腹血浆样本中解析出过量烟酸终末代谢物 N1-甲基-2-吡啶酮-5-酰胺 (2PY) 和 N1-甲基-4-吡啶酮-3-酰胺 (4PY) ，并通过统计学手段确认高水平的2PY 或 4PY 与重大心血管不良事件正相关。本文还鉴定出Acmsd 基因参与调节人类和小鼠中 2PY 和4PY的水平，以及4PY 通过激发血管黏附分子（VCAM-1）表达引发血管炎症和白细胞粘附。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点本文在每一个部分都采用生物信息学分析-实验验证的思路，通过多种分析方法为研究提供思路，快速定位代谢途径，目的基因和蛋白。其研究方法契合当下组学快速发展的背景，十分具有参考意义。1非靶向代谢组学非靶向代谢组学是一种无偏向的代谢组学分析方法，被广泛用于发现新的生物标记物或者差异代谢物。其主要特点是无偏向性，能够覆盖更多的代谢通路，并尽可能多地定性出更多代谢物。Mummichog算法可用于高通量、无靶向代谢组学数据的分析。该算法利用代谢网络的组织结构，通过预测代谢途径的活性，从而推断质谱峰的生物活性。Mummichog算法绕过了先前代谢物鉴定中的一些瓶颈为代谢组学数据的分析提供了一种更加简洁、有效的方法。2全基因组关联研究（GWAS）全基因组关联研究（GWAS）是一种广泛应用的方法，主要用于研究基因组中的单核苷酸多态性（SNP）及其与疾病或其他表型特征之间的关联。这种研究方法通过对大规模的DNA样本进行扫描和分析，找出与复杂疾病或特定生理特征相关的基因变异，揭示基因型和表型之间的相关性3表型组关联研究（PheWAS）表型组关联研究（PheWAS）是一种反向遗传学分析方法，利用生物医学数据库和电子病历信息，研究遗传变异与多种表型（包括疾病、健康指标等）之间的关联。FINDINGS•✦研究发现✦•发现1本文首先对前瞻性发现队列中稳定心脏病患者的空腹血浆进行非靶向代谢组学研究，解析出一种高分辨率m/z  = 153.0656 Da 的未知结构分析物。随后使用mummichog 算法将其定位至 “烟酸代谢”模块，经质谱检测其为2PY和4PY的混合物。发现2XXXXXXX采用稳定同位素稀释液相色谱串联质谱 (LC-MS/MS) 方法分别定量 2PY 和 4PY。在美国和欧洲验证队列中的 Kaplan-Meier 分析表明，循环中 2PY 或 4PY 水平较高的个体具有较高的重大心血管不良事件风险。在 Cox 比例风险回归分析中，在调整已确定的心血管疾病风险因素后，2PY 或 4PY 水平升高与重大心血管不良事件风险增加相关。发现3XXXXX通过全基因组关联研究 (GWAS) 方法检查了循环 2PY 和 4PY 的遗传决定因素，发现2PY和 4PY的主要变体均位于基因ACMSD（氨基羧基粘康酸半醛脱羧酶）内，且通过shRNA敲低Acmsd 基因能够增加小鼠血清中2PY 和 4PY 水平。然而孟德尔随机化 (MR) 分析结果显示，2PY和4PY 基因水平的上升与冠状动脉疾病、心肌梗死和中风没有存在因果关系的证据。发现4通过表型组关联研究 (PheWAS) 方法来推定 2PY 和 4PY 水平与心血管疾病风险关联的生物学机制，发现其与血管黏附分子（VCAM-1）关联程度较高。生理水平的 4PY 而非 2PY 会激发人内皮细胞上 VCAM-1 的 mRNA 和蛋白质表达，而转录组学结果显示，4PY 也能够上调上调参与细胞对肿瘤坏死因子反应的基因，如AKT1、MAPK3。在 0 小时、2 小时和 4 小时后给小鼠注射 2PY、4PY 或载体对照，第一次注射六小时后，4PY 升高了主动脉内皮细胞上的内皮 VCAM-1 表达，并增加了耳小静脉中粘附白细胞的数量。参考文献[1] Ferrell M, Wang Z, Anderson JT, Li XS, Witkowski M, DiDonato JA, Hilser JR, Hartiala JA, Haghikia A, Cajka T, Fiehn O, Sangwan N, Demuth I, König M, Steinhagen-Thiessen E, Landmesser U, Tang WHW, Allayee H, Hazen SL. A terminal metabolite of niacin promotes vascular inflammation and contributes to cardiovascular disease risk. Nat Med. 2024 Feb;30(2):424-434. doi: 10.1038/s41591-023-02793-8. PROFILEStanley L. Hazen克利夫兰诊所工作的知名心血管科医生和科学家他的研究重点包括了心血管疾病的机制，特别是关于肠道微生物组在心脏健康中的作用。他还是生物标志核心实验室主任和预防心脏病学与康复科的部门主任。Hazen博士在超过100项专利中被列为发明人，并且他的研究为心血管疾病药物的开发提供了支持。通过他的研究，人们对心血管疾病的发展机制有了更深入的了解。END文案 |  王暮排版 | 石利欣审核 | 夏小倩发布｜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

科幻照进现实_想象一下，某一天你吃着Impossible Foods技术为基础的植物肉、Voyage Foods的“无可可”巧克力、“无花生”花生酱，喝着ATOMO的“无咖啡豆”分子咖啡，悠闲地度过某一天。_工业化动物生产可能是正在发生的最奇怪和最离奇的事情，只是你没有意识到而已。_这一切都已经成为现实并不是科幻。合成生物学在合成食品领域的应用（如人造肉、人造咖啡）正在重塑我们对未来食品生产和消费的看法。★ 目录 ★01合成食品市场的定义和发展02合成食品公司及其竞争03合成食品行业的挑战和机遇04总结Part1合成食品市场的定义和发展 合成食品市场定义和发展状况合成食品是在严格控制的实验室环境下通过科学方法人工生产的食品或产品，旨在替代传统农业生产的食品，从而减少对环境的负担。这类食品包括合成色素、酶、亲水胶体、抗氧化剂、香精香料以及脂肪和油类等，其中合成色素通过化学合成手段制造，为食品和饮料提供吸引人的色彩，增强其外观上的吸引力。合成食品不仅能在超市、传统商店和在线平台上广泛分销，还适用于多种食品加工应用，如饮料、乳制品、冷冻产品、烘焙和糖果、肉类及海产品、加工食品和方便食品等，通过这些途径，合成食品有助于满足现代消费者对食品多样性、便捷性以及环保要求的不断增长的需求。合成食品市场的发展源于技术进步、环境压力及消费者需求变化。随着生物技术和化学工程的飞速发展，合成食品的生产技术已能有效模拟甚至超越自然食品的味道、质地和营养价值，同时也减轻了全球化农业生产对环境的影响。目前，合成食品市场正经历快速增长，尤其在合成肉、乳制品替代品和功能性食品添加剂等领域，市场接受度和消费者基础不断扩大。此外，随着行业的成熟，越来越多国家和地区制定了相应的监管法规来确保产品的安全性和质量，公众对合成食品的接受度也逐步提高。预计合成食品市场将持续保持强劲的增长势头，响应环境可持续、食品安全和消费者健康等全球性挑战。市场规模与增长近年来，合成食品市场规模实现了强劲增长，预计从2023年的164.8亿美元增加到2024年的175.7亿美元，年复合增长率（CAGR）达到6.7%。这一增长主要得益于人口增长、城市化加速、饮食习惯的变化、健康意识提高以及食品供应链的全球化。展望未来，预计到2028年，合成食品市场的规模将以5.9%的复合年增长率增至220.6亿美元。未来几年市场的增长将受到人口增长、对可持续食品来源的需求增加、个性化营养意识提高、替代蛋白来源的扩展以及政府对合成食品支持政策的推动。市场发展的主要趋势包括：发展基于植物和实验室培养的替代品、个性化营养的趋势、关注食品生产的可持续性、精密发酵技术的应用增加以及3D打印食品的日益普及。对替代蛋白质来源的需求日益增长正驱动合成食品市场的发展。这些替代蛋白质来自植物、动物细胞或通过发酵工艺制成的细胞，其市场需求的不断增长促使食品行业在实验室培育的肉类、植物基肉类、单细胞蛋白质（来源于酵母或藻类）以及食用昆虫等替代蛋白质方面进行了快速创新。这些创新是发展可持续和健康饮食趋势中的一部分。例如，根据加拿大国家研究委员会的数据，预计到2024年及2054年，加拿大对植物蛋白的需求将每年增长14%，整体蛋白质需求将翻倍达到9.435亿吨，从而推动了合成食品市场的增长。此外，健康意识的提高预计将进一步推动合成食品市场的增长。越来越多的消费者做出健康选择以促进福祉和保持健康的生活方式。合成食品因能满足这些健康营养需求和可持续实践而日益受到青睐。例如，根据国际食品信息理事会的食品与健康调查显示，美国人的健康饮食意识显著提高，2022年有52%的美国人遵循特定饮食模式，较2021年的39%和2020年的43%有显著增加。最后，产品创新是推动合成食品市场增长的另一关键因素。市场上的主要企业通过推出具有独特风味的创新产品来维护其市场地位。例如，新加坡的Shiok Meats Pte. Ltd.在2021年推出了世界首个细胞蟹肉产品，包括细胞蟹饼、辣椒蟹、龙虾味薯片和冬阴功虾汤等产品，展示了食品创新的广泛可能性。市场细分1颜色o 饮料o 乳制品和冷冻产品o 面包店o 肉类、家禽和海鲜o 糖果o 油和脂肪o 其他的2抗氧化剂o 油脂o  预制食品o  预制肉类和家禽o  饮料o  面包店和糖果店o  海鲜o  其他食品3香精香料o 饮料o  乳制品和冷冻产品o  面包店和糖果店o  小吃o  动物和宠物食品o  其他的4亲水胶体o 饮料o  乳制品和冷冻产品o  面包店o  肉类、家禽和海鲜o  糖果o  油和脂肪5乳化剂o 烘焙食品o  糖果o  方便食品o  乳制品o  肉制品6脂肪替代品o 烘焙和糖果产品o  乳制品和冷冻甜点o  方便食品和饮料o  酱汁、调料和涂抹酱7酶o 饮料o  加工过的食物o  日记o  面包店o  糖果o  其他的 地理分析在2023年，北美地区成为合成食品市场的最大市场。此市场涵盖了包括纯素奶酪、实验室培育的乳清干酪和马苏里拉奶酪在内的多种产品的销售。市场中的价值以“工厂门”价格计算，即制造商或产品创造者将商品销售给其他业务实体，如下游制造商、批发商、分销商和零售商，或直接销售给包括澳大利亚、巴西、中国、法国、德国、印度、印度尼西亚、日本、俄罗斯、韩国、英国、美国、意大利、西班牙和加拿大在内的国家。Part2合成食品公司及其竞争合成食品业主要公司Chr. Hansen汉森 A/S（丹麦）Aarkay Food Products（印度）富塔隆工业有限公司（以色列）Naturex SA（法国）Symrise AG（德国）DD Williamson & Co. Inc.（美国）Young Living 精油（美国）Biolandes SAS（美国）巴斯夫公司（德国）Sensient 技术（美国）阿彻丹尼尔斯米德兰公司（美国）FMC 公司（美国）德乐集团（德国）皇家帝斯曼公司（荷兰）Flavorchem 公司（美国）联合生技股份有限公司 (中国台湾地区)菲奥里奥·科罗里（意大利）猎鹰精油（印度） 竞争环境合成食品市场的主要公司致力于开发环保合成产品，比如即饮冷萃咖啡，以此实现可持续的未来并在市场中获得竞争优势。即饮冷萃咖啡是一种冷冻咖啡饮料，它通过长时间将咖啡渣浸泡在冷水中制成，具有顺滑的口感和较低的酸度。2021年9月，美国的分子咖啡制造商Atom Molecular Coffee推出了全球首款合成即饮冷萃咖啡Atom。这种合成咖啡的碳排放量和用水量分别比传统咖啡生产减少了93%和94%。此外，为了加强市场占有率，丹麦的食品和饮料制造公司Oterra于2022年1月收购了 Food Ingredient Solutions。这次未公开收购金额的交易让Oterra在庞大的美国市场占据了一席之地，这是一个对天然色调食品和饮料需求持续增长的市场。美国总部的Food Ingredient Solutions提供合成色素、天然色素及其他食品配料。Part3合成食品行业的挑战和机遇合成食品行业动态2020年1月，一种名为Croissan’wich的三明治菜肴在美国67家汉堡王餐厅首次亮相，这是由一家以生产合成猪肉著称的合成食品公司Impossible Sausage推出的首款产品。随后在2020年7月，一家名为Perfect Day（原Muuffi）的公司公开推出了他们的实验室制造乳制品配方。该公司专门生产乳清蛋白，并将其与传统乳制品的其他成分（如脂肪、碳水化合物、钙和磷酸盐）进行混合。7月初，公司推出了包括巧克力、香草咸软糖和香草黑莓太妃糖在内的限量版口味，这些产品很快被抢购一空，显示出市场对合成奶制品的强烈需求。随着世界继续面对COVID-19大流行，合成食品部门见证了需求的激增，这反映了消费者偏好向包装食品的转变，因为新鲜食品的不可用性和持续的限制。这一趋势预计将加速合成食品市场的增长，强调了创新在满足消费者对安全和便利需求方面的作用。 市场驱动因素与挑战合成食品市场的增长受到对可持续发展需求和全球食品安全关注的推动。随着环保意识的提升，合成食品通过减少对自然资源的依赖和降低食品生产过程中的浪费来提供更环保的食品解决方案。此外，这类食品在受控环境中生产，大大减少了食品污染和疾病传播的风险，确保食品供应的安全性，特别是在全球人口增长和可耕地日益减少的背景下。然而，合成食品市场也面临诸多挑战，主要包括消费者对产品安全性的顾虑和复杂的法规限制。许多消费者对实验室生产的食品的长期健康影响持怀疑态度，这影响了市场的接受度。同时，不同地区对合成食品的监管标准差异大，使得企业在跨国运营和市场扩展时面临额外的法律遵从成本。为了克服这些障碍，行业需要加强技术创新、消费者教育和与监管机构的合作，以实现其作为可持续食品解决方案的潜力。 未来趋势与机会由于北美地区生活节奏加快，即食和加工食品需求的持续增加，以及消费者对人工成分（包括低糖含量）益处认知的提升，预计到2027年，北美合成食品市场将以5.3%的复合年增长率增长。此外，合成色素由于能增强食品外观并使其更具吸引力且利润丰厚，因此在多种产品中得到广泛应用。这些色素在膳食、碳酸软饮料、非酒精饮料和酒精饮料中的使用量预计将持续增加，其细分市场的复合年增长率预计到2027年将达到6.2%。随着FDA和欧盟对生产低糖产品的法规数量增加，预计这将进一步推动行业增长。香精香料在2019年占据了市场份额的11.6%，预计在未来几年将继续增长。随着对各种消费品中重要功能性成分的需求不断增加，例如南瓜拿铁的肉桂香气和樱桃可乐的樱桃口味，预计这将提高合成食品的市场份额。此外，人口的增加和消费者对即食(RTE)产品偏好的变化将推动食品和饮料行业的快速增长，最终增加对合成食品的需求。技术创新正在塑造合成食品市场的未来，为该领域带来诸多新机会。尤其是在植物基替代品的开发上，随着消费者对健康和环境影响的意识增强，植物基食品的需求急剧增加。这种需求的增长促使企业不断探索新的生产技术，如利用生物发酵和3D打印技术来生产质地和口味更优的肉类和乳制品替代品。此外，合成食品行业正利用基因编辑和细胞培养技术，开发出营养价值更高、更符合个体健康需求的定制化食品解决方案。同时，消费者行为的变化也在显著影响合成食品市场的动态。越来越多的消费者倾向于选择对环境影响小、能够支持可持续生活方式的食品选项。这种趋势不仅推动了无肉产品和其他非传统食品的创新，也促使企业在产品开发和市场策略上进行调整，以满足日益增长的市场需求。因此，随着消费者偏好的持续演变，合成食品市场预计将见证更多针对特定需求和价值观的产品创新。SUMMARY•✦小结✦•抓住机遇持续发展1合成食品市场的主要发现表明，技术创新和消费者偏好的变化是推动市场增长的关键因素。随着对可持续生产方法的需求增加和对食品安全的关注加深，合成食品，尤其是植物基和实验室培育的食品，越来越受到消费者和企业的青睐。这一趋势预示着市场将继续扩大，尤其是在那些重视健康、环保和食品质量的消费者群体中。2展望未来，合成食品市场预计将继续快速发展，特别是在技术进步和市场需求两方面。为了更好地抓住这一增长机遇，企业需要进一步创新其产品和生产过程，以提高食品的营养价值和感官品质，同时降低生产成本。此外，企业应积极参与消费者教育，明确传达合成食品的健康和环境优势，以消除市场对这类产品安全性的疑虑。3总体而言，合成食品市场的发展展现了巨大的潜力和多样的机会。企业和监管机构需要共同努力，确保产品的安全性和可持续性，同时通过有效的市场策略来满足消费者的期望和需求。这不仅将帮助企业巩固市场地位，还将推动整个食品行业向更健康、更可持续的方向发展。参考资料[1] 维港投资眼中的未来世界：人造肉、人造咖啡、可持续材料.https://m.cyzone.cn/article/689281.html  [2] Synthetic Food Market Size, Share And Growth Analysis For 2024-2033https://www.einnews.com/pr_news/710429911/synthetic-food-market-size-share-and-growth-analysis-for-2024-2033 END文案 | 贺卫军排版 | 夏小倩审核 | 石利欣、夏小倩发布｜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

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background缺血性脑卒中病理生理机制复杂，目前的缺血性脑卒中的治疗方案主要包括机械取栓与药物溶栓，以恢复血液再灌，恢复组织能量供应。但这些治疗方案的时间窗窄，并且伴随出血风险与缺血/再灌注损伤反应，因此改进缺血性脑卒中治疗方案，降低脑缺血/再灌注损伤，探索新的治疗途径是该领域的研究热点。目前的研究发现了许多改善缺血性中风溶栓再灌损伤的药物，但是因为血脑屏障的阻碍，限制了这些药物的治疗效果。研究目的Objectives如何突破血脑屏障的阻碍，最大程度发挥药物疗效？医用纳米材料领域相关学者在这个问题上做出了新的探索与突破。2024年2月，《Advanced Materials》上发表了一篇针对缺血性脑卒中病理生理机制构建的纳米药物递送平台的论著：METHODS•✦研究方法✦•研究重点Research Priorities在脑缺血再灌注损伤发生过程中，神经炎症是导致神经细胞死亡的重要机制之一，小胶质细胞是大脑主要的免疫细胞，在缺血性病变中，小胶质细胞会被激活并参与免疫反应，导致缺血性脑卒中的炎症反应。而小胶质细胞分为M1与M2型，经典途径激活的M1型小胶质细胞表现为促炎作用，交替激活的M2型小胶质细胞表现为抗炎作用，如何促小胶质细胞由M1型转变为M2型小胶质细胞，将促炎作用转变为抗炎作用，减轻神经炎症是本文研究重点之一。药物选择Drug Selection本文中运用到的主角药物之一“丹皮酚（PEA）”，是从中草药牡丹皮中分离得到的活性酚类植物化学物质，具有清除自由基、抗氧化、抗血小板聚集等药理活性，可重编促炎的M1小胶质细胞去极化为抗炎的M2小胶质细胞，可减轻小胶质细胞介导的神经炎症，具有良好的神经保护作用。除此之外，团队先前的工作发现，聚二甲双胍（Polymet）在激活AMPK介导的信号通路上具有良好的反应，AMPK通路的激活，具有重编程小胶质细胞向M2表型极化，抑制神经炎症的作用。药物递送平台Drug Delivery Platform Design为了探索这两种治疗药物的潜力，团队设计了一种新型靶向缺血性脑卒中病理生理特征并能透过血脑屏障的药物递送平台。优秀的纳米药物递送平台要具备良好的生物相容性，长效的血液循环能力及靶向病灶的能力，团队选取了可透过血脑屏障的4T1乳腺癌细胞膜与血小板膜来搭建该递送平台，该混合纳米囊泡将载有丹皮酚与Polymet的脂质体包裹在内，最终制备成了可穿透血脑屏障与靶向缺血性病灶能力的纳米载药颗粒（PP@PCL）。通过一系列的体内体外实验研究，发现该纳米药物递送平台具有良好的抗缺血性脑卒中功效，不仅可以通过清除ROS、缓解线粒体功能障碍和抑制神经炎症来保护神经元，还能极化小胶质细胞表型，促进血管生成和减少促炎细胞因子来重塑缺血微环境，延长大鼠生存期。FINDINGS•✦研究发现✦•结局1体外血脑屏障渗透性与靶向能力通过transwell建立的血脑屏障模型，以Coumarin6标记各组纳米平台，运用共聚焦显微镜与流式细胞术观察OGD/R（糖氧剥夺模型，缺血性脑卒中体外模型）处理的PC12细胞对纳米平台的摄取行为。巨噬细胞逃逸与纳米颗粒结合血管内皮细胞试验结果显示纳米平台具有良好的免疫逃逸能力与血管内皮靶向功能。结局2体外治疗效果及机制通过OGD/R模型建立缺血性脑卒中体外模型，通过活死细胞染色、细胞活力、LDH释放试验、Annexin V-FITC/PI实验、TUNEL、ROS含量检测发现PP@PCL NPs处理组细胞活力明显回升，LDH释放率、ROS含量降低、细胞凋亡率降低，补充材料中，划痕实验证明PP@PCL处理组细胞迁移能力增加，以上各试验结果证实了PP@PCL对体外模型的神经保护作用（图4）。除此之外，团队发现，PP@PCL NPs处理后的BV2细胞显著重塑了表型，表现为M2样小胶质细胞标志物CD206的表达增加，而M1标志物CD16/32的表达降低，并且促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6显著降低，表明PP@PCL NPs发挥了良好的抗炎作用。结局3体内治疗效果与机制近红外荧光成像的结果显示，团队建立的仿生纳米平台在小鼠体内具有较强的血脑屏障渗透性和靶向能力，基于此，研究者随后对体内治疗效果进行评估。从激光散斑血流图像与TTC染色结果都可以看出，PP@PCL NPs治疗组脑部血流恢复增多且梗死体积明显减小，TUNEL阳性细胞减少，ROS阳性细胞减少，NeuN阳性细胞多于模型组，表明PP@PCL NPs治疗组细胞凋亡被抑制，神经元存活更多，该纳米平台具有良好的神经保护作用。由于二甲双胍在MCAO/R后诱导缺血性脑血管生成，研究者想探究Polymet是否可以继承二甲双胍的这一特征。因此，他们通过对新生脑微血管内皮细胞的典型标志物CD31进行免疫荧光染色，探索了不同NPs的血管生成作用。与生理盐水处理组相比，PolyMet参与组的CD31荧光强度显著增强，表明PolyMet对增强脑血管密度的有效性，基于此，可以合理地推断，PP@PCL NPs由于其改善脑微循环的能力而能够恢复神经功能。在体外实验中得出的PP@PCL NPs能够重塑炎症细胞表型以抗炎的结论在体内实验中也得到了验证。不同处理后的缺血性脑切片分别与Iba-1和CD16/32共染色以标记M1型小胶质细胞，Iba-1和CD206分别标记M2型小胶质细胞。免疫荧光结果显示，与假手术组相比，Iba-1在MCAO/R后大鼠缺血性脑组织中高表达，表明缺血性病变处小胶质细胞浸润。接受PP@lip和PP@PCL治疗的大鼠脑切片中M1样小胶质细胞的数量显着减少。用PAE@lip、PP@lip和PP@PCL处理后缺血半影中M2样小胶质细胞的数量是生理盐水处理组的4.8倍、6.9倍和8.8倍。由此可见，研究者设计的治疗策略可有效诱导脑缺血微环境中小胶质细胞表型的重编程，发挥抗炎作用。DISCUSSION•✦研究讨论✦•效果显著提供药物治疗新思路这项研究针对缺血性脑卒中的病理生理机制与病灶微环境，设计了一种具有渗透血脑屏障与病灶靶向能力的纳米平台，通过加载治疗药物丹皮酚与Polymet，实现了协同抗缺血性脑卒中损伤的作用。该材料不仅具有优秀的缺血性病灶靶向能力，还具有良好的治疗效果，可有效清除过量ROS，促进神经血管生成，还可重塑小胶质细胞表型，使其极化为M2型小胶质细胞，减少促炎细胞因子的分泌，重塑了缺血性微环境，发挥了良好的神经保护作用。研究者通过WB、MDA、SOD与促炎细胞因子水平等实验方法对脑组织样本检测，综合结果显示该纳米平台的治疗机制涉及调节Bcl2/Bax/caspase-3蛋白表达，具有良好的抗凋亡作用，结合水迷宫实验对MCAO/R大鼠进行学习能力和空间记忆考核，发现该纳米平台治疗处理的MCAO/R大鼠神经功能与记忆功能显著改善。这是首次将PAE与Polymet共装载入纳米平台用于缺血性脑卒中治疗的研究，这项研究可能会为改进缺血性脑卒中药物治疗方案提供新的思路。参考文献[1] L. Tang, Y. Yin, H. Liu, M. Zhu, Y. Cao, J. Feng, C. Fu, Z. Li, W. Shu, J. Gao, X.-J. Liang, W. Wang, Blood–Brain Barrier-Penetrating and Lesion-Targeting Nanoplatforms Inspired by the Pathophysiological Features for Synergistic Ischemic Stroke Therapy. Adv. Mater. 2024, 2312897. https://doi.org/10.1002/adma.202312897PROFILE王伟博士，教授，博士生导师，岛津青年学者，中国药科大学最受欢迎教师，中国药学会-中恒青年药剂学奖获得者，江苏省“六大人才高峰”高层次人才，江苏省科协首席专家，美国北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）访问学者（导师：Prof. Leaf Huang）研究领域：新型药用微/纳米材料的设计，及其靶向药物递送与联合治疗系统的研究重点聚焦4个子方向：（1）基于高分子聚合物/脂质体的靶向药物传递系统研究（2）基于高密度脂蛋白的多药同靶点联合传输系统研究（3）基于多功能无机材料的疾病诊疗一体化纳米颗粒研究（4）基于仿生/细胞载体的药物/基因精准递送体系研究PROFILE梁兴杰梁兴杰，博士后，博士生导师，享受政府特殊津贴。现任中国科学院重点实验室“纳米生物效应与安全性实验室”副主任，中科院纳米科学卓越中心纳米药物组负责人，中国生物物理学会纳米生物学分会主任等。研究领域：探索和发现新型纳米药物在纳米尺度上独特的分子和细胞学特性，以及纳米技术改进化疗药物疗效和生物利用度的研究。重点聚焦子方向：纳米药物的设计合成、结构优化和功能测定及其应用中克服临床适应性耐受的生物机制。END文案 | 刘惠棋排版 | 夏小倩审核 | 夏小倩发布｜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