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人工智能等信息化技術(shù)在生物醫(yī)藥的應(yīng)用

人工智能等信息化技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的深度應(yīng)用，即“人工智能+生物醫(yī)藥”（Artificial Intelligence + Biomedicine），是指企業(yè)和研究機構(gòu)通過將人工智能與生物醫(yī)藥結(jié)合以實現(xiàn)生物醫(yī)藥領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是全球重點發(fā)展的科技之一，其研究主題包括計算機視覺、自然語言處理、機器人、專家系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)等?？萍及l(fā)展不斷突破和快速迭代的今天，各行各業(yè)通過不同學(xué)科、領(lǐng)域間的交叉融合以進行深度創(chuàng)新已經(jīng)成為一種新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科學(xué)研究范式。生物醫(yī)藥（Biomedicine）是人工智能的重點交叉研究和應(yīng)用領(lǐng)域。2017年，《自然》雜志報道了一種的具有專家級皮膚癌診斷能力的AI系統(tǒng)[1]，是人工智能賦能生物醫(yī)藥領(lǐng)域的開創(chuàng)性里程碑式事件。2020年，DeepMind公司發(fā)布了AI算法AlphaFold 2，其能夠基于氨基酸序列準(zhǔn)確地預(yù)測蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)，其預(yù)測的精準(zhǔn)程度可與實驗技術(shù)解析的3D結(jié)構(gòu)相媲美。該成果被認(rèn)為解決了一個生物學(xué)50年來的重大挑戰(zhàn)，引發(fā)了科學(xué)界的震動，也再次掀起了“人工智能+生物醫(yī)藥”的研究和產(chǎn)業(yè)化熱潮。2022年，Meta公司基于最新的幾何深度學(xué)習(xí)模型“EquiBind”開發(fā)的ESMFold，以比AlphaFold 2快60倍速度成功預(yù)測6億多種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

“人工智能+生物醫(yī)藥”在生物醫(yī)藥的諸多子領(lǐng)域都有所應(yīng)用（新藥開發(fā)、酶及蛋白質(zhì)設(shè)計、醫(yī)學(xué)圖像分析、疾病預(yù)測、疾病預(yù)防、智能診斷、精準(zhǔn)醫(yī)療等），并有望廣泛重塑生物醫(yī)藥研究和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。“人工智能+生物醫(yī)藥”能夠?qū)崿F(xiàn)在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)自上游到下游的投入使用，并且部分應(yīng)用場景已經(jīng)能夠為企業(yè)帶來實際收益。以新藥開發(fā)為例：在研究調(diào)研階段，“人工智能+生物醫(yī)藥”可以通過對來自文獻等的信息進行自動化的文本分析，抽取和藥物研發(fā)相關(guān)的關(guān)鍵信息，以輔助研發(fā)人員在研究和產(chǎn)業(yè)化中的決策；在藥物開發(fā)階段，通過對生物醫(yī)藥試驗和臨床大數(shù)據(jù)的智能分析以縮短發(fā)掘新治療靶點、新藥用分子的周期，降低藥物研發(fā)成本；在臨床驗證階段，通過人工智能對臨床試驗數(shù)據(jù)的智能化分析，以更好了解新藥對于不同患者的治療效應(yīng)。未來，我們將看到更多人工智能應(yīng)用于生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的案例，通過人工智能的應(yīng)用來進一步增強生物醫(yī)藥相關(guān)單位的產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。

重組抗體（Recombinant antibody）是指利用重組DNA等分子生物學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的抗體。重組抗體的最大特點是編碼其抗體蛋白質(zhì)的氨基酸或DNA序列是已知的。因此，在制備重組抗體時，人們可以通過重組DNA等技術(shù)，將編碼重組抗體的基因序列插入至表達(dá)載體，并將其轉(zhuǎn)入至表達(dá)宿主中（如哺乳動物細(xì)胞、酵母或細(xì)菌），進而表達(dá)純化以獲得特定種類的重組抗體。不同于傳統(tǒng)的多克隆抗體/雜交瘤技術(shù)產(chǎn)生的單克隆抗體，重組抗體具有無動物源生產(chǎn)、高批次間一致性等優(yōu)點，能夠滿足抗體大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并以標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程控制抗體生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性。

重組抗體的另一顯著優(yōu)勢是其易于工程化改造。通過分子生物學(xué)、合成生物學(xué)等手段，人們可以對重組抗體進行人源化以降低免疫原性；或?qū)⒅亟M抗體的重鏈、輕鏈或部分片段區(qū)域進行重排或替換，以設(shè)計出具有新抗體特性的重組抗體。通過噬菌體展示等技術(shù)手段，人們也能夠高通量地對重組抗體進行抗體性能篩選，以快速篩選出那些能夠特異性靶向具有治療意義的特定靶點的具有潛在成藥性的重組抗體。上述特性使得重組抗體能被改造成不同的形式，以適用于特定應(yīng)用。例如，特異性靶向組蛋白翻譯后修飾的重組抗體不僅加速并改善了表觀遺傳學(xué)研究，還有望帶來新的研究突破。

重組抗體技術(shù)持續(xù)發(fā)展，單鏈抗體、納米抗體、雙特異性抗體等類型的重組抗體近年來也受到了廣泛研究，許多產(chǎn)品也已被批準(zhǔn)上市。人工智能等技術(shù)的蓬勃發(fā)展也使得人們能夠更加理性和快速地設(shè)計出更高效的重組抗體。另外，重組抗體的制備和生產(chǎn)技術(shù)也在持續(xù)拓展，其中無細(xì)胞表達(dá)合成體系值得關(guān)注。無細(xì)胞表達(dá)合成體系由于可以進一步實現(xiàn)無表達(dá)宿主式的抗體生產(chǎn)，因而有望在更短的時間產(chǎn)生更廣范圍的抗體產(chǎn)品。由于配方調(diào)節(jié)的靈活性，無細(xì)胞合成技術(shù)亦可適用于那些由人工智能設(shè)計產(chǎn)生的、但宿主表達(dá)難度高的抗體的制備和生產(chǎn)。

目前，基于重組抗體的藥物研發(fā)也已成為生物制藥的主流之一。未來，重組蛋白類藥物將在癌癥、傳染病、免疫、內(nèi)分泌代謝和神經(jīng)系統(tǒng)等疾病防治領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

小分子藥物一直在醫(yī)學(xué)進步中發(fā)揮著重要作用，并解決人們未滿足的需求，其也是每年新批準(zhǔn)藥物中占比最大的藥物類型（2022年FDA批準(zhǔn)的新藥中，小分子藥物占比超過五成[2]），未來，小分子類藥物預(yù)計仍然將持續(xù)在新藥研發(fā)中占有較大比重。小分子抑制劑（Small molecule inhibitor）屬于小分子類藥物，是指一類能夠靶向作用于蛋白，降低蛋白活性或者阻礙生化反應(yīng)的、分子量小于1000道爾頓的有機化合物分子。小分子抑制劑通過直接和靶蛋白結(jié)合，以底物競爭、改變蛋白結(jié)構(gòu)，或者阻礙蛋白構(gòu)象轉(zhuǎn)變等方式降低靶蛋白活性。

小分子抑制劑常見于目前臨床上使用的各種藥物中，包括各類蛋白質(zhì)、酶、激酶、轉(zhuǎn)錄因子、質(zhì)子泵、離子通道抑制劑等。小分子抑制劑通常能夠迅速使其靶標(biāo)失活因而在精細(xì)調(diào)控細(xì)胞生命和功能方面具有顯著優(yōu)勢，這也使其成為生命科學(xué)研究中重要的工具藥。

      得益于分子量較小的特點，小分子抑制劑在口服吸收性好、易于透細(xì)胞、透屏障（如血腦屏障）給藥、成藥性能好、藥物代謝動力學(xué)性質(zhì)佳等方面相比于其他類型藥物有優(yōu)勢。這些特點使得小分子抑制劑獲得市場和新藥研發(fā)的青睞。近年來，得益于人工智能、計算化學(xué)、分子對接、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析和預(yù)測等技術(shù)的發(fā)展，人們得以更有效地發(fā)掘小分子抑制劑的新靶點，并對小分子抑制劑進行理性藥物設(shè)計，進而加速小分子抑制劑的新藥研發(fā)。未來，小分子抑制劑將更廣泛地應(yīng)用于癌癥治療及其他治療領(lǐng)域，更多類型的小分子抑制劑將問世。

高通量測序（High-throughput sequencing）是指以高通量、快速、高效、且經(jīng)濟的方式對各種生物序列（例如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等序列）進行測序。在傳統(tǒng)意義上，高通量測序通常是具體代指高通量基因測序，國家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中所提出的：“要加快發(fā)展高通量基因測序技術(shù)，推動以單分子測序為標(biāo)志的新一代測序技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高基因測序效率、降低測序成本。”然而，隨著近年來針對蛋白質(zhì)等非核酸序列進行高通量測序的技術(shù)的涌現(xiàn)，高通量測序的含義也隨之?dāng)U展。

高通量基因測序技術(shù)是許多研究（例如基因組學(xué)）的基石性技術(shù)，其出現(xiàn)對生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到了革命性的作用。例如，得益于高通量基因測序，被譽為人類二十世紀(jì)三大科學(xué)工程之一的人類基因組計劃得以在2003年完成。近年來高通量基因測序技術(shù)的發(fā)展已較為成熟，其測序?qū)ο蠛蛻?yīng)用場景已十分多樣化，例如：全基因組從頭測序、全基因組重測序、全基因組甲基化測序、全外顯子組測序、全轉(zhuǎn)錄組測序、RNA測序，等等；許多新型高通量基因測序技術(shù)也陸續(xù)涌現(xiàn)，長讀測序、單分子測序、單細(xì)胞測序、空間轉(zhuǎn)錄組測序等技術(shù)為生物醫(yī)藥研究帶來新的可能。

隨著人類基因組測序工作的完成，生命科學(xué)的研究重心或?qū)幕蚪M學(xué)拓展至蛋白質(zhì)組學(xué)。想要深入了解蛋白質(zhì)組全部的成分和序列信息，進一步認(rèn)識生命活動和疾病發(fā)生的分子機制，其關(guān)鍵即在于要有合適的高通量蛋白質(zhì)測序技術(shù)做支撐。目前，高通量蛋白質(zhì)測序技術(shù)雖然尚不如高通量基因測序技術(shù)般強大。然而，非質(zhì)譜類高通量蛋白質(zhì)測序、蛋白質(zhì)高分辨率質(zhì)譜、單分子蛋白質(zhì)測序等新型高通量蛋白質(zhì)測序技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，也讓該技術(shù)日趨成熟，并為其帶來新的研究和產(chǎn)業(yè)化機遇。

我國在高通量測序領(lǐng)域具有較好的研發(fā)基礎(chǔ)和巨大的潛在市場需求，為我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車奠定了堅實基礎(chǔ)。另外，高通量測序技術(shù)發(fā)展的一大特點是同時依賴于生物醫(yī)藥硬件技術(shù)和信息化軟件技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。近年來，人工智能、生物信息學(xué)等軟件算法的進步也為高通量測序技術(shù)的發(fā)展帶來新的機遇。通過更智能的信息化技術(shù)，人們能夠以更高效且自動化的方式對測序大數(shù)據(jù)進行分析，進而獲取有意義的測序結(jié)果。未來，高通量測序技術(shù)將被更廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，成為精準(zhǔn)醫(yī)療等現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要基石；高通量蛋白質(zhì)測序或?qū)⒊蔀槔^高通量基因測序之后的新的產(chǎn)業(yè)化增長點。

藥物偶聯(lián)物（Drug conjugate）是指一類運用特定的連接子（通常是化學(xué)鏈）將具有靶向定位性的配體和效應(yīng)分子連接起來而產(chǎn)生的藥物，其核心理念是定位配體發(fā)揮靶向投遞作用，效應(yīng)分子發(fā)揮治療作用?？偟膩碚f，藥物偶聯(lián)物的構(gòu)成可以用“定位配體-連接子-效應(yīng)分子”的公式進行概括，根據(jù)定位配體的類型差異，又可將藥物偶聯(lián)物進一步具體細(xì)分為：抗體藥物偶聯(lián)物（Antibody-drug conjugate）、多肽藥物偶聯(lián)物（Peptide-drug conjugate）、蛋白藥物偶聯(lián)物（Protein-drug conjugate）、小分子藥物偶聯(lián)物（Small-molecule drug conjugate）、高分子藥物偶聯(lián)物（Polymer-drug conjugate）、放射性核素藥物偶聯(lián)物（Radionuclide-drug conjugate）、病毒樣藥物偶聯(lián)物（Virus-like drug conjugate），等等。

以近年來發(fā)展較好的、具有代表性的抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）為例，通過將抗體用作定位配體，ADC的構(gòu)成即可表示為“抗體-連接子-效應(yīng)分子”。相比傳統(tǒng)藥物，ADC具有更好的給藥靶向性。2000年，首個ADC被FDA批準(zhǔn)用于治療急性髓性白血病，但存在具有致死性毒性等缺點。近年來，ADC技術(shù)日益進步，改進后的ADC，其不良反應(yīng)的發(fā)生率也顯著降低。隨著Brentuximab vedotin（商品名Adcetris）、Trastuzumab emtansine（商品名Kadcyla）等新型ADC被FDA批準(zhǔn)用于治療霍奇金淋巴瘤和HER2陽性乳腺癌，ADC藥物再次廣泛進入人們的研究視野。目前，ADC依然存在巨大的發(fā)展空間。定向偶聯(lián)、多價偶聯(lián)、重組抗體和小分子藥物等技術(shù)的進步，為ADC的藥物研發(fā)帶來新的可能，基于單鏈抗體、納米抗體、雙特異性抗體等類型抗體的ADC藥物也持續(xù)涌現(xiàn)。

隨著藥物偶聯(lián)物技術(shù)的持續(xù)進步，藥物偶聯(lián)物的定位配體、效應(yīng)分子和連接子的類型選擇也將日趨多樣化。未來，我們將看到更多類型的藥物偶聯(lián)物被批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，新一代的藥物偶聯(lián)物將持續(xù)為患者帶來福音。

治療性基因編輯（Therapeutic gene editing）是指一類通過對基因進行靶向編輯（敲除、插入、替換、修飾等）進而獲得治療效果的療法。

治療性基因編輯技術(shù)的核心之一在于開發(fā)能夠?qū)蜻M行高效編輯的分子工具。基因編輯工具的相關(guān)研究已經(jīng)有數(shù)十年歷史。2020年，諾貝爾化學(xué)獎授予法國科學(xué)家?，敿~埃爾·沙爾龐捷（Emmanuelle Charpentier）和美國科學(xué)家珍妮弗·道德納（Jennifer Doudna），以表彰她們“研發(fā)了一種基因編輯方法”，即基于CRISPR-Cas的基因編輯，該突破再次引爆了基因編輯相關(guān)研究的熱潮。CRISPR-Cas基因編輯技術(shù)具有可編輯范圍廣、易用、高效、廉價等特點，被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、藥物研發(fā)等方面的研究。近年來，由于該技術(shù)的日益成熟，其在治療性基因編輯方面的直接性臨床研究也日益增加。2020年3月，基于CRISPR-Cas基因編輯技術(shù)的基因療法首次被直接用于人體，以治療一名患有萊伯氏先天性黑蒙癥的遺傳性失明患者。2022年，Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics公司開發(fā)的名為exa-cel的用于治療β地中海貧血和鐮狀細(xì)胞病這兩種遺傳性血液病的CRISPR-Cas基因編輯療法獲得FDA審批快速通道認(rèn)定，該療法有望成為首個被批準(zhǔn)的CRISPR-Cas基因編輯療法。另外，許多新型CRISPR-Cas系統(tǒng)也被開發(fā)，并應(yīng)用于基因編輯相關(guān)的新興領(lǐng)域，如RNA編輯、單堿基編輯、先導(dǎo)編輯、CRISPR干擾（CRISPRi）等等。

需要指出的是，盡管目前基因編輯在疾病治療領(lǐng)域的研究數(shù)量龐大，但其中大部分研究尚處于臨床前的實驗室研究階段，如何進一步優(yōu)化基因編輯的效率、準(zhǔn)確性、可編輯基因序列范圍，并降低基因編輯脫靶效應(yīng)所帶來的安全風(fēng)險或是促進其被廣泛應(yīng)用于治療領(lǐng)域并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。另外，CRISPR-Cas也非實現(xiàn)治療性基因編輯的唯一技術(shù)路徑，許多其他類型的基因編輯技術(shù)也仍值得持續(xù)關(guān)注，如基于轉(zhuǎn)座子、類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶、鋅指核酸酶等的治療性基因編輯技術(shù)。未來，我們將看到更多治療性基因編輯相關(guān)新技術(shù)的誕生，人類將以前所未有的方式治愈一些目前尚無良好療法的疾病（如基因缺陷型疾?。?。

細(xì)胞治療（Cell therapy）是指一類將活細(xì)胞移植入患者體內(nèi)以實現(xiàn)治療效果的療法。細(xì)胞治療可以根據(jù)所使用的治療用細(xì)胞的類型而進一步細(xì)分，如基于免疫細(xì)胞的細(xì)胞免疫療法、基于干細(xì)胞的干細(xì)胞療法等。

細(xì)胞免疫療法通過向機體移植工程化的免疫細(xì)胞以達(dá)到治療效應(yīng)。在細(xì)胞免疫療法方面，嵌合抗原受體T細(xì)胞（Chimeric antigen receptor T cell，CAR-T）療法近年來突破迅速。其主要原理是通過將工程化的CAR（一種合成跨膜受體）基因引入T細(xì)胞，進而使T細(xì)胞對表達(dá)有特定腫瘤特異性抗原的腫瘤細(xì)胞進行特異性殺傷。2017年，首個CAR-T療法（由Kymriah公司開發(fā)）被FDA批準(zhǔn)以用于治療急性淋巴細(xì)胞白血病。截止2022年4月，其他5種CAR-T療法又陸續(xù)獲得FDA批準(zhǔn)[3]。然而，目前CAR-T療法僅在血液瘤上取得較好的臨床療效，其面臨的主要挑戰(zhàn)是如何使工程免疫細(xì)胞能夠應(yīng)用于更廣泛癌癥類型（特別是實體瘤）的治療。針對于此，人們也在持續(xù)開發(fā)許多新型細(xì)胞免疫療法，如：基于非T細(xì)胞的CAR療法（如基于NK免疫細(xì)胞的CAR-NK療法等）、基于非CAR合成跨膜受體（如合成Notch受體等）的細(xì)胞免疫療法等。

干細(xì)胞療法通過利用天然或誘導(dǎo)的干細(xì)胞的自我更新能力、多分化潛能等特性，對病變/衰老的細(xì)胞/組織進行修復(fù)或功能重建，進而達(dá)到治療效應(yīng)。在臨床上，除了可以將天然干細(xì)胞（如臍帶血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等）直接用于干細(xì)胞治療，誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞、細(xì)胞重編程等技術(shù)也值得關(guān)注。通過誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞、細(xì)胞重編程等技術(shù)，人們能夠?qū)⒁逊只募?xì)胞在特定條件下逆轉(zhuǎn)恢復(fù)到類干細(xì)胞狀態(tài)（或直接轉(zhuǎn)分化為目標(biāo)細(xì)胞類型）以用于治療。這類技術(shù)由于具有逆轉(zhuǎn)細(xì)胞命運的潛能，因而也可能為目前市場前景巨大但尚無顯著突破的抗衰老領(lǐng)域帶來希望。

未來，更多類型的細(xì)胞將被開發(fā)用于細(xì)胞治療；從患者出發(fā)的個性化、定制化細(xì)胞治療有望為更多的不治之癥提供新的治療方案。

藥物遞送系統(tǒng)（Drug delivery system）是指在空間、時間及劑量上全面調(diào)控藥物在生物體內(nèi)分布的技術(shù)體系，通過增強治療藥物對其目標(biāo)部位的遞送，最大限度地減少目標(biāo)外積累，從而改善患者的健康。相對于常規(guī)口服片劑、膠囊、靜脈注射劑、吸入制劑和透皮貼劑等為主的傳統(tǒng)藥物遞送系統(tǒng)，新型藥物遞送系統(tǒng)是指采用整體具有較高技術(shù)壁壘的新型藥物遞送技術(shù)（如基于脂質(zhì)體、納米粒、微球、外泌體、工程AAV載體、3D打印藥物制劑等的藥物遞送技術(shù)）對各類藥物進行遞送的系統(tǒng)。新型藥物遞送系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)藥物的遞送和釋放位置，改變藥物體內(nèi)代謝行為，改善藥物緩釋控釋特性、透生理屏障（如血腦屏障）特性等方式，提高藥物的療效，并降低毒副作用。2018年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)脂質(zhì)納米粒作為遞送載體的首款RNAi藥物Onpattro上市；2021年批準(zhǔn)脂質(zhì)納米粒作為遞送載體的首款mRNA疫苗Comirnaty上市?？傮w而言，至今已開發(fā)上市的新型藥物遞送系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)量仍較少。未來，為滿足各種新型藥物（如基因藥物、mRNA藥物、多肽及蛋白質(zhì)類藥物、細(xì)胞藥物等）的藥物遞送需求，我們也需要更多創(chuàng)新的新型藥物遞送系統(tǒng)。

免疫檢查點抑制劑（Immune checkpoint inhibitor）是指一類針對腫瘤的免疫治療藥物，其主要機理是通過阻斷一類被稱為免疫檢查點的蛋白質(zhì)，以恢復(fù)免疫系統(tǒng)對腫瘤細(xì)胞的殺傷能力，從而起到腫瘤治療的作用。2018年，美國科學(xué)家詹姆斯·艾利森（James Allison）和日本科學(xué)家本庶佑（Tasuku Honjo）因在免疫檢查點抑制劑方面的貢獻而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

目前上市的免疫檢查點抑制劑主要是針對免疫檢查點PD-1/PD-L1或CTLA-4的單克隆抗體型藥物。2011年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了首款免疫檢查點抑制劑，即靶向CTLA-4的Ipilimumab單抗，以用于治療黑色素瘤。之后，陸續(xù)有靶向PD-1/PD-L1的，適用于黑色素瘤、肺癌、腸癌等腫瘤的免疫檢查點抑制劑被批準(zhǔn)。除此之外，目前還有多種針對LAG-3、TIM-3、TIGIT、VISTA等免疫檢查點靶點的免疫檢查點抑制劑在研；另外，雙特異性抗體也是免疫檢查點抑制劑的一個研發(fā)關(guān)注點，有多種能夠同時靶向PD-1/PD-L1和CTLA-4的雙特異性抗體在研。未來，隨著人們對腫瘤免疫調(diào)節(jié)機理的更深入研究，有望開發(fā)出更多能夠適用于不同腫瘤治療的免疫檢查點抑制劑。

專家問卷反饋中，腦機接口技術(shù)是被相對較多提及的，對未來生物醫(yī)藥將有潛在重大影響的技術(shù)。腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）是指一種人機連接方式，其可以將腦信號直接與機器（最常見的是計算機、芯片或機器人肢體）建立通信通路。通過腦機接口技術(shù)，人們能夠通過機器，對大腦中神經(jīng)系統(tǒng)編碼的記憶、決策、情感等信息進行提取和識別；基于機器接收的腦信息，人們又可以進一步對腦活動進行調(diào)控。

腦機接口在腦科學(xué)、神經(jīng)精神疾病的研究和臨床治療等方面有著豐富的應(yīng)用前景，例如：通過腦機接口，人們能夠更好捕捉大腦不同區(qū)域在不同時間、不同狀態(tài)下產(chǎn)生的神經(jīng)活動信號，進而研究大腦的信息編碼機制，這也有望啟發(fā)新型人工智能算法的開發(fā)；通過腦機接口，人們也可以更好監(jiān)測不同神經(jīng)精神疾病在生理和病理情況下的腦信號，破解疾病發(fā)病的機理，進而針對性地開發(fā)相關(guān)疾病的治療方法；人們也可以通過植入可刺激神經(jīng)的腦機接口芯片，以糾正錯誤的神經(jīng)活動或促進正常神經(jīng)信號的重建，從而有望治療一些難治的腦部相關(guān)疾病（如癲癇、視力損失、聽力損失、阿爾茨海默病等）；腦機接口也用于恢復(fù)殘疾或癱瘓病人的活動能力，殘疾病人可以通過無創(chuàng)性腦機接口控制外部肢體，以替代殘疾肢體的功能。

根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，腦科學(xué)和人工智能為國家戰(zhàn)略科技力量，而腦機接口技術(shù)（腦機融合技術(shù)）是其中的關(guān)鍵技術(shù)。未來，腦機接口技術(shù)有望促進腦科學(xué)和人工智能領(lǐng)域的研究突破，并在神經(jīng)精神疾病的診斷、治療、康復(fù)等臨床領(lǐng)域取得更廣闊的應(yīng)用。