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（左起）段鑫先生、林旭東博士、史鵬博士、鄭淑嫻教授、王鑫博士。

香港城市大學(xué)（城大）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊成功開辟快捷途徑，能夠在多不勝數(shù)的化合物中，篩選出潛力高的進(jìn)行研發(fā)，從而減少研制新藥的時間及成本，準(zhǔn)確度約50%。

城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系和生物醫(yī)學(xué)系，聯(lián)同美國哈佛醫(yī)學(xué)院的科研團(tuán)隊，歷經(jīng)五年合作研究，在神經(jīng)藥理學(xué)方面取得突破。研究結(jié)果在科學(xué)期刊《自然通訊》發(fā)表，題為「以高通量大腦活動圖譜和機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)神經(jīng)藥理學(xué)研究」。

研究由城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系副教授史鵬博士領(lǐng)導(dǎo)，旨在提供一個技術(shù)平臺以預(yù)測化合物是否有潛力研發(fā)成治療大腦疾病的新藥。該平臺有助加快發(fā)現(xiàn)新藥的過程，節(jié)省成本。

史博士說：「即使藥物研發(fā)的成功率僅提高1%，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者而言，足以帶來重大改變�！�

這項研究以小型脊椎動物——斑馬魚作為研究對象，對牠們整個腦部進(jìn)行掃描和追蹤神經(jīng)細(xì)胞的活動，以顯示其大腦或中樞神經(jīng)系統(tǒng)對藥物的反應(yīng)。這個藥物篩選系統(tǒng)運用創(chuàng)新方法簡化流程，因而能進(jìn)行大規(guī)模實驗。

史博士解釋說︰「我們運用機(jī)械人、微流控技術(shù)與水動力，可于20秒內(nèi)自動捕獲并固定一條未經(jīng)麻醉的斑馬魚，而過往要花上20分鐘，因此可同時對多條斑馬魚進(jìn)行掃描；更重要的是，我們的技術(shù)毋須用麻醉藥來降低斑馬魚的運動功能，因此避免了干擾。」
 

大腦活動圖譜示例，用于預(yù)測化合物的神經(jīng)藥理學(xué)性質(zhì)。

研究團(tuán)隊首先為179種現(xiàn)有中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物建立大腦活動圖譜的參考庫。他們對數(shù)以千計的斑馬魚分別逐一施加一種臨床中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物，相關(guān)的大腦活動圖譜顯示斑馬魚腦部不同區(qū)域?qū)�這些藥物的反應(yīng)情況。然后，研究團(tuán)隊根據(jù)圖譜之間的內(nèi)在相似性，運用機(jī)器學(xué)習(xí)算法將這些藥物按斑馬魚大腦生理表現(xiàn)分類為10個集群。

建立參考庫之后，研究團(tuán)隊與城大生物醫(yī)學(xué)系助理教授王鑫博士、哈佛醫(yī)學(xué)院副教授Stephen Haggarty博士緊密合作，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，運用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來預(yù)測121種新型化合物的潛在臨床治療功效。

機(jī)器學(xué)習(xí)策略預(yù)測到在121種新化合物中，有30種具抗癲癇特性。為了驗證這個預(yù)測，研究團(tuán)隊從這30種潛在抗癲癇化合物中，隨機(jī)挑選了14種，在斑馬魚的癲癇動物模型作行為學(xué)測試。

結(jié)果顯示，14種化合物中有7種能夠減輕斑馬魚癲癇發(fā)作，而不會產(chǎn)生任何鎮(zhèn)定性副作用，顯示預(yù)測的準(zhǔn)確度達(dá)到50%左右。史博士說：「結(jié)合快速的體內(nèi)藥物篩選系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)，我們?yōu)閰f(xié)助篩選出更具治療藥用潛力的新型化合物提供快捷方式，從而加快藥物研發(fā)，降低整個過程中的失敗比率�！�

該論文的共同第一作者是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系副研究員林旭東博士、生物醫(yī)學(xué)系副研究員段鑫先生，其他作者包括生物醫(yī)學(xué)系鄭淑嫻教授、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系畢業(yè)生陳中原先生和前副研究員陳思亞女士。