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哥倫比亞大學研AI精子追蹤系統!從天文學尋找恆星靈感 助無精症患者求子

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哥倫比亞大學研AI精子追蹤系統!從天文學尋找恆星靈感 助無精症患者求子
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哥倫比亞大學研AI精子追蹤系統!從天文學尋找恆星靈感 助無精症患者求子

2026年05月27日 13:20

美國哥倫比亞大學近期開發出一項名為「Star(精子追蹤與回收)」的AI新技術,成功在被判定「零希望」的男性體內找到隱藏的精子,為無數不孕家庭帶來奇蹟。

被診斷出患有「克氏症候群」

據BBC報道,美國一對夫妻潘妮洛普(Penelope)和山繆(Samuel)歷經兩年半的求子煎熬。經檢查,山繆被診斷出患有「克氏症候群」,這是一種男性多出一條X染色體的基因疾病,導致他無法在精液中產生精子。當時醫生評估,他能擁有親生孩子的機率僅剩20%。山繆坦言:「這就像在我臉上狠狠打了一巴掌,我以為我這輩子都無法擁有自己的孩子了。」

 
 
 
 
 
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然而,透過哥倫比亞大學生育中心的Star系統,醫療團隊從山繆的睪丸組織樣本中,成功「撈」出8隻珍貴的精子,並順利與妻子的卵子結合。潘妮洛普於去年11月成功懷孕,預計今年夏天迎來一名健康的男嬰。

AI演算法在幾毫秒內精準鎖定極其罕見的精子

要在無精症患者的樣本中尋找精子,傳統上需仰賴實驗室人員在顯微鏡下手動篩查數千萬個細胞碎片與雜質,不僅耗時且極易漏看。哥倫比亞大學生育中心主任威廉斯(Zev Williams)在2020年從天文學界獲得靈感:科學家利用AI演算法,能在幾分鐘內從龐大的夜空數據中找出新恆星。他心想,這種尋找微光的過程,與在樣本中尋找精子非常相似。

Star系統結合了微流體晶片與人工智能。當樣本流經細如髮絲的通道時,儀器會以每秒300張影像的速度拍攝,AI演算法則在幾毫秒內從雜質中精準鎖定極其罕見的精子,並由機械臂瞬間將其提取,確保精子不受破壞。

靈敏度高達100%

威廉斯指出,Star系統的靈敏度高達100%,找到的精子數量是人工搜尋的40倍。在最新175名原本被宣告「毫無希望」的無精症患者中,有近30%透過該技術成功找回精子。

 
 
 
 
 
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儘管這項技術令人振奮,但醫學界也提出務實的警告。英國華威大學產科教授昆比(Siobhan Quenby)表示,將AI應用於解決嚴重的男性不孕症確實是一大進展,但病急亂投醫的心態也需要防範。

美國哥倫比亞大學研AI精子追蹤系統。資料圖

美國哥倫比亞大學研AI精子追蹤系統。資料圖

昆比教授強調:「經歷漫長求子路的夫妻往往非常絕望,這讓他們很容易成為昂貴且未經證實療法的推銷對象。」她提醒,雖然目前已有成功懷孕的案例,但在全面評估這項新技術的真正價值與穩定性之前,醫學界仍需要進行更多、更大規模的臨床試驗。

國家自然科學獎得主張濤表示,單原子催化概念將有助未來開發新一代高效、低成本催化劑。

張濤團隊在大連化學物理研究所進行的單原子催化研究,榮獲2025年度國家科學技術獎的國家自然科學獎。頒獎典禮7月8日在北京舉行。

這項成就為原子精準催化奠定基礎,開闢新的研究領域,並引領催化學科發展。

催化在能源轉化、材料合成、環境保護及生命科學與健康方面,發揮極其重要作用。

經過超過二十年專注研究及技術突破,張濤領導的大連化學物理研究所團隊,於2009年成功合成全球首個實用載體負載單原子催化劑。

他們與清華大學李雋教授及亞利桑那州立大學劉景月教授等人合作,於2011年全球首次提出單原子催化新概念。

單原子催化是中國研究團隊在國際舞台上首次提出並系統發展的原創科學概念。

這亦是催化科學超過百年歷史中,少數由中國科學家提出並獲得廣泛國際認可的重大概念之一。

張濤指出:「這個概念由我與合作者於2011年提出。經過15年發展,現已成為吸引國際廣泛關注的研究熱點。它將我們對催化劑的理解,從傳統的微米及納米尺度,擴展到單原子尺度。原子是化學的終極尺度;換言之,它讓我們能夠在這個基本層面理解催化劑的結構,並將結構與性能聯繫起來。這對我們未來開發新一代催化劑,特別是高效、低成本催化劑,具有重大理論意義及潛在實用價值。」

在單原子催化概念指導下,海內外科學家已在氯乙烯生產、烯烴多相氫甲酰化、製藥及精細化工等領域,實現工業應用。

張濤表示:「國內外團隊正致力推動單原子催化劑的工業化。這大幅減少我們開發的關鍵工業催化劑使用量,特別是那些含有貴金屬的催化劑。透過應用單原子催化概念,我們已實現乙炔氯氫化等工業規模工藝。這些技術廣泛應用於製藥及精細化工領域。」

影片截圖 CGTN圖片

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