近期，上海大学转化医学研究院苏佳灿教授团队在期刊 Bioactive Materials 上发表综述性文章："Artificial intelligence virtual extracellular vesicles (AIVEVs)"。首次提出了“人工智能虚拟细胞外囊泡”这一前沿概念，并展望了其在疾病诊断、药物递送、细胞通信研究中的革命性潜力。上海大学转化医学研究院刘晗副研究员、暨南大学基础医学与公共卫生学院利时雨副教授、新加坡国立大学王健博士后为论文共同第一作者，上海大学转化医学研究院苏佳灿教授为论文通讯作者。
封面文章
为什么要做AIVEVs？什么是AIVEVs？怎么做AIVEVs？
传统EV研究面临诸多瓶颈： 异质性强：EVs来源多样、大小不一、成分复杂，难以精准溯源； 实验周期长：依赖大量湿实验，筛选效率低、成本高；机制不透明：EVs载货分选与通信机制尚未完全阐明。人工智能虚拟细胞外囊泡（AIVEVs）是一种基于AI技术的数字模型，能在计算机中模拟真实细胞外囊泡的生成、组成和功能。简单来说，AIVEVs是EVs的“数字孪生”，可以在计算机中预测、模拟甚至设计EVs的行为与功能，可以完美克服上述传统EV研究面临的瓶颈。
AIVEVs可以通过 “知识驱动的白盒模型” 与 “数据驱动的黑盒模型” 双轨并行，构建可解释、可预测的数字模型，大幅提升研究效率与精准度，两者融合，形成“知识+数据”双驱动的混合智能模型：(1) 白盒模型：基于已知生物学机制（如ESCRT通路），构建可解释的推理模型；(2) 黑盒模型：基于大规模EVs多组学数据，利用生成式AI（如扩散模型）直接生成EVs分子谱。
AIVEVs研究的完整闭环: 包括多源数据输入（细胞组学与EVs组学），多种AI建模范式融合（“白盒”+“黑盒”）以及三大应用出口（治疗预测、通信模拟、诊断发现）。
AIVEVs方法论：通过知识驱动的白盒模型与 数据驱动的黑盒模型双轨并行
AIVEVs可以用来做什么？
AIVEVs作为前沿交叉技术的代表，正在从多个维度重塑细胞外囊泡的研究与应用范式。它能够基于虚拟细胞的状态，智能预测EVs可能携带的蛋白质、RNA、脂质等分子组成，从而加速疾病标志物的发现；通过构建“供体细胞–EVs–受体细胞”全链路数字模型，它可在计算机中模拟生理与病理状态下细胞间的通信对话，揭示异常信号传递机制；在疾病诊断方面，AIVEVs通过病理特异性建模，能够高效筛选出高特异性、高灵敏度的液体活检标志物，推动早期诊断与精准分型；此外，在治疗领域，它还可预测工程化修饰后EVs的靶向能力和载药效率，引导研究人员理性设计下一代智能囊泡药物，显著缩短药物研发周期、降低试错成本。总之，AIVEVs正以其“预测、模拟、诊断、设计”四位一体的能力，成为连接数字生物学与临床转化的重要桥梁。
AIVEVs如何将疾病机制研究、生物标志物发现和临床诊断工具开发融为一体：先模拟出疾病状态下的EVs，然后用AI从中快速挖出诊断线索和治疗靶点，看得更清（能分析稀有EVs）、找得更准（虚拟样本无限）、痛苦更小（减少侵入性采样）
AIVEVs与实验验证相结合的三步法：首先， AI模型从海量数据中提炼出最有可能的预测，极大减少了传统试错法的盲目性。随后，实验技术负责对AI的预测进行严格检验，提供真实世界的黄金标准数据。最好，对比结果产生的反馈，用于持续训练和优化AI模型，使其预测能力越来越强。
AIVEVs未来发展趋势与面临挑战
AIVEVs的未来发展已绘制出清晰的战略蓝图。未来三年，它将聚焦于基础引擎的构建，核心任务是建立标准化的数据与模型框架，开发融合AI与生物物理原理的混合模型原型，并构建公开基准测试集，为技术可靠性与可解释性奠定基石。随后三年进入转化验证阶段，重点开发针对肿瘤、神经退行性疾病等特定场景的AIVEVs模块，并打通“干实验预测—湿实验验证”的闭环迭代流程，在验证治疗效能的同时探索全新疾病机制。最后四年将实现临床深度整合，目标是将AIVEVs转化为可直接辅助诊疗的临床决策支持系统、开放共享的治疗设计云平台，并推动基于虚拟模型的数字化生物标志物最终获批，真正实现从“数字孪生”到“临床武器”的跨越。这一由“技术可靠”到“生物相关”再到“临床可用”的演进路径，标志着人工智能正系统性地迈向生命科学的研发核心与临床一线。
AIVEV未来10年发展路线：基础夯实+转化突破+临床普及
尽管前景广阔，AIVEVs仍面临 数据质量、模型可解释性、伦理安全等挑战。未来需建立标准化EVs数据库、推动跨学科协作、构建合规的AI治理框架，才能实现从“数字仿真”到“临床落地”的跨越。AIVEVs 不仅是EVs研究的新工具，更是数字生物学 时代的重要里程碑。它让我们得以在计算机中预演生命过程、加速科学发现，最终推动个性化医疗与精准治疗的发展，打造精准医疗"数字先知"！
苏佳灿教授团队在细胞外囊泡领域率先建立合成生物学改造、类器官仿生、微环境整合的特色技术平台，全球独创合成生物学细菌外囊泡（SynbioBEV）、类器官细胞外囊泡（OEV）、类器官-组织细胞外囊泡（OTEV）概念并成功应用于骨衰老诊疗转化。此外，苏佳灿教授团队在哺乳动物细胞外囊泡（MEV）、植物细胞外囊泡（PEV）、组织细胞外囊泡（TEV）、线粒体细胞外囊泡（MDV）等亚型研究中也取得关键突破，构建了国内领先、国际前沿的完整技术链与知识库。在此基础上，苏佳灿教授团队积极推动学术传播与产业转化，主编《细胞外囊泡与骨衰老》（获国家科学技术学术著作出版基金资助）与《类器官细胞外囊泡》两本交叉学科教材，领衔创立细胞外囊泡产学研创新联盟、首个高校细胞外囊泡研究中心及工业园细胞外囊泡转化中心，举办生物制造外囊泡转化医学论坛，同时担任Organoid Research、Biomaterials Translational、Extracellular Vesicles and Circulating Nucleic Acids三大国际期刊主编/执行主编/副主编，并推出细胞外囊泡专刊，诚邀全球产学研医共话细胞外囊泡在疾病诊疗与转化应用中的创新突破。
