为医学科学带来了巨大的技术进步

在COVID-19大流行早期，大阪市的几组研究人员宣布了将刺激新疫苗开发的关键研究，登上了全球头条;其他人现在有一个大胆的计划，创建详细的虚拟身体副本，以绘制我们对疾病的反应。

大阪大学免疫学前沿研究中心(IFReC)的一个研究小组发现，感染SARS-CoV-2病毒不仅会产生中和抗体来抵御感染，还会产生抗体，通过增强SARS-CoV-2刺突蛋白的结合能力来促进传染性。这些结果为开发限制感染增强抗体产生的疫苗提供了见解。

该大学的另一个研究小组通过研究健康个体和经历过COVID-19轻微症状的患者的特定T细胞反应，增加了对适应性免疫的理解。IFReC研究小组显示，一种特定的T滤泡辅助细胞(Tfh)对COVID-19具有保护作用，并将成为一种合适的增强抗原。

IFReC自2007年成立以来，依托大阪大学在免疫学方面的优势，发展成为世界一流的研究中心。该研究所是通过世界顶级国际研究中心计划(WPI)成立的首批研究所之一，WPI是日本政府支持创新研究中心的一项著名计划。

“随着COVID-19大流行的恶化，公众对免疫学研究的兴趣飙升，”自2019年以来担任IFReC主任的武田清说。“IFReC的研究人员强烈认为，我们可以通过对COVID-19的基础研究，为造福社会做出更多贡献。”

在武田的领导下，研究人员很快就建立了COVID-19研究合作网络。他们还呼吁大阪大学微生物疾病研究所以及大阪大学医院扩大研究范围。大阪大学医院一直在治疗COVID-19症状严重的患者。

武田说，这比他们预期的还要成功。“随着这项活动发展成为一项全校范围内的活动，我们得到了大学总部和日本财团的支持。到2021年4月，我们成立了传染病教育与研究中心，这是一个专门的部门，汇集了知识和人才，以应对当前的大流行和未来的传染病。”

新的机遇

IFReC实施的一个新的合作框架预计将进一步推动研究影响。2017年，IFReC开始与大冢制药(Otsuka Pharmaceutical)和初改制药(Chugai Pharmaceutical)合作，两家公司为IFReC的研究提供资金，并提前获得预先发表的数据，但对研究方向没有直接投入。

这是日本首次开展此类合作，为“我们和制药公司在早期研究阶段找到新药的突破口”提供了一种途径。在日本，这是一种将基础研究转化为现实世界影响的有效方法，因为在日本，从大学研究中剥离初创公司并不常见。”

“一旦我们通过这次合作在市场上推出一种药物，我们预计会有更多的公司效仿。为此，我们需要继续成为一个世界级的研究中心。”

通过IFReC，武田还强调对早期职业研究人员的培训，重点是国际交流。目前正在计划与国外机构进行博士后交流和双学位项目。武田建议说:“我们与波恩大学联合开办的国际高级免疫学学院是一个很好的开始。”“我们希望为年轻的研究人员和学生准备更多的国际研究经验。”

虚拟现实先锋

2022年底，大阪大学宣布选择第二个致力于改善人类健康的WPI中心，即人类元宇宙医学高级研究所(PRIMe)。通过开发一个人的数字副本，即生物数字双胞胎，该中心开创了一种新的医学方法，可以在计算机上虚拟模拟个体的疾病发作和病理。

该公司负责人Kohji Nishida表示，通过将信息学与患者样本数据结合起来，并使用类器官(可以研究生物过程的小型化3d器官模型)，生物数字双胞胎将成为可能。

他设想，最终的结果是超精准医学和每个人独有的疾病模型，“不仅有助于了解基因和环境如何相互作用，而且有助于了解每个单核苷酸多态性的变化以及每种环境因素如何影响每个人。”

“医学已经征服了许多由单一因素引起的疾病。为此，动物研究发挥了重要作用，”他说。“然而，我们需要基于人类的更精确的模型来解决由遗传和环境因素复杂相互作用引起的疾病。与此同时，我们必须超越在研究中使用人类数据的方式，因为它只能捕捉到个人在给定时间点的快照。”

PRIMe的研究重点是慢性、与年龄有关的疾病，最初的重点是六个目标器官和系统:大脑、眼睛、关节、卵巢和心脏，以及肝胆和胰腺系统。这些疾病涉及与年龄有关的常见慢性疾病，包括痴呆、中风和骨关节炎。

西田解释说，他们计划将研究范围扩大到整个身体，并将模型细化到可以“为看起来健康的人提供个性化的预防性护理”的精确水平。

Metaverse医学

开发这些人体虚拟模型的关键在于开发更先进的类器官，以及更好地复制衰老过程的能力。

“令人惊讶的是，关于导致人体衰老的压力源类型的证据很少。它可能因器官而异，但也可能存在所有器官共同的压力源，我们需要将这些压力源应用于类器官，以创建衰老模型，”西田说。

Nishida说，PRIMe研究人员之前的工作为开发虚拟模型奠定了坚实的基础。这是世界上第一项成就，他的团队已经生成了整个眼睛的类器官:这是为视网膜和视神经变性创造生物数字双胞胎的基础。

“人类元宇宙医学将是一个新的科学领域，促使生物医学研究和医疗保健的范式转变。开创这一领域是一个巨大的挑战，但如果我们真的想在真正的人体内复制这种现象，就需要有很大的进步，”西田说。