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《中国癌症杂志》

2024年第34卷第2期

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·综 述·

人工智能在类器官研究中的应用进展与挑战

12，3，42,3,412，3，4

吴洪基，王海霞，汪 玲，罗小刚，邹冬玲

1.重庆大学生物工程学院，重庆400030；

2.重庆大学附属肿瘤医院妇科肿瘤中心，重庆400030；

3.重庆市卵巢癌专病医学研究中心，重庆400030；

4.重庆大学附属肿瘤医院，肿瘤转移与个体化诊治转化研究重庆市重点实验室，类器官转化研究实

验室，重庆400030

［摘要］类器官是一种优异的肿瘤和干细胞研究模型，对其生长或药筛等过程的各种类型数据进行分析，有助于提升对类

器官本身以及所代表疾病的了解。但人工观察和筛选类器官以及使用传统统计学方法在处理类器官数据时，存在分析准确

度与效率低、难度系数大、人工成本高以及带有一定主观性等问题。而人工智能在很多生物学和医学研究领域已被证明会

产生卓越效果。将人工智能引入类器官研究，有助于提升研究的客观性、准确性和速度，从而使类器官能更好地实现疾病

建模、药物筛选、个性化医疗等。首先，类器官图像数据的人工智能分析取得了显著进展。结合深度学习的图像分析能够

更精准地捕捉类器官的微观结构和变化，提高对类器官形态和生长的自动识别能力，达到较高的准确度，节约研究时间与

成本。其次，对于类器官的组学数据，人工智能技术的引入同样取得了重要突破：可提高数据的处理效率以及发现潜在的

基因表达模式，为细胞发育和疾病机制的解析提供新的工具。再次，类器官其他类型的数据如电信号和光谱等通过人工智

能技术可实现对类器官类型和状态客观的分类，为类器官的全面表征进行了有益的尝试。而在类器官重要应用领域—药物

筛选方面，人工智能可为过程监测和结果预测提供强有力的支持。通过高内涵显微镜图像和深度学习模型，研究者们能够

实时监测类器官对药物的响应，实现了对药物作用的非侵入性检测，使药物筛选更加精准和高效。然而，尽管人工智能在

类器官研究中取得了显著成果，仍然存在一系列挑战。数据获取的难度、样本质量和样本量的不足、模型解释性的问题等

制约了其广泛应用。为了克服这些问题，未来的研究需要致力于提高数据的一致性，增强模型解释性，并探索多模态数据

融合的方法，以更全面、可靠地应用人工智能于类器官研究中。因此本文认为人工智能技术的引入为类器官研究带来了前

所未有的机遇，也取得了明显的研究进展。然而，我们仍然需要跨学科的研究与合作，共同应对挑战，推动人工智能在类

器官研究中的更深层次应用。未来，人工智能有望在类器官研究中发挥更大的作用，加速其向临床转化和精准治疗的应用

进程。

［关键词］类器官；人工智能；机器学习；精准医疗

中图分类号：TP18文献标志码：ADOI:10.19401/ki.1007-3639.2024.02.009

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ApplicationprogressandchallengesofartificialintelligenceinorganoidresearchWUHongji,WANG

2, 3, 42,3,412,3,4

Haixia,WANGLing,LUOXiaogang,ZOUDongling(1.BioengineeringCollege,ChongqingUniversity,

Chongqing400030,China;2.DepartmentofGynecologicOncology,ChongqingUniversityCancerHospital

ChongqingCancerInstituteChongqin