Vědci používají umělou inteligenci k nalezení nového využití stávajících léků

CMB / Getty Images

Klíčové jídlo

• Nový výzkum ukazuje, že vědci vyvinuli umělou inteligenci, aby našli nové využití stávajících léků, což je proces známý také jako opakované použití léků.
• Opětovné použití léků může zkrátit časový rámec, který obvykle trvá k získání souhlasu s novými léky, a také snížit riziko spojené s testováním bezpečnosti nových léků.
• Tento proces již byl použit k urychlení vývoje léků souvisejících s COVID-19.

Nový výzkum zveřejněný počátkem tohoto měsíce Ohio State University (OSU) ukazuje, že vědci dosáhli úspěchu pomocí metody strojového učení k určení, zda lze určité léky použít pro nové použití. Tento proces vyvinutý výzkumným pracovníkem je důležitým pokrokem, protože podle zprávy zveřejněné v časopise dokáže rychleji identifikovat kandidáty na léky, které mohou být znovu použity k léčbě řady nemocí.Nature Machine Intelligence4. ledna.

"Tato práce ukazuje, jak lze pomocí umělé inteligence (AI)" otestovat "lék na pacientovi a urychlit generování hypotéz a potenciálně urychlit klinické hodnocení," hlavní autor studie Ping Zhang, PhD, odborný asistent počítače vědy a techniky a biomedicínské informatiky na OSU, uvedl ve zprávě. "Ale nikdy nenahradíme lékaře - rozhodnutí o drogách budou vždy činit lékaři."

Úprava drog samozřejmě není nová. Jeden příklad? Injekce botoxu, které byly poprvé schváleny k léčbě zkřížených očí, byly dále používány jako léčba migrény i kosmeticky ke snížení výskytu vrásek. Studie OSU se zaměřila na opakované použití léků, které zabraňují srdečnímu selhání a cévní mozkové příhodě u pacientů s onemocněním koronárních tepen, ale prokázala, že rámec lze použít na většinu nemocí.

Využívání umělé inteligence ve studii zrychluje proces, který byl již navržen tak, aby se zkrátil časový rámec potřebný k získání souhlasu s novými léky, uvádí National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS).

"Mnoho látek schválených pro jiná použití již bylo testováno na lidech, takže jsou k dispozici podrobné informace o jejich farmakologii, složení a potenciální toxicitě," uvádí web NCATS. "Vzhledem k tomu, že nové využití navazuje na předchozí úsilí v oblasti výzkumu a vývoje, mohly by být nové kandidátské terapie rychle připraveny na klinické studie, což by urychlilo jejich kontrolu ze strany Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv a, bude-li schváleno, jejich integraci do zdravotní péče."

Opětovné použití drog může podle tiskové zprávy také snížit riziko spojené s testováním bezpečnosti nových léků.

Co to pro vás znamená

V budoucnu může být pomocí AI umělá výměna drog rychlejší a efektivnější proces. Schválení léků jako remdesivir pro COVID-19 může být rychlejší proces.

Jak jsou identifikovány léky pro opětovné použití?

Než se podíváme na výhody opětovného použití léku, Zhang a jeho spoluřešitelé ve studii OSU tvrdili, že „zlatým standardem“ v testování léků jsou stále randomizované klinické studie, které určují účinnost léku proti nemoci.

„[Ale] strojové učení může odpovídat na stovky - nebo tisíce - lidských rozdílů u velké populace, které by mohly ovlivnit, jak medicína funguje v těle,“ uvádí tisková zpráva. "Tyto faktory, nebo zmatení, od věku, pohlaví a rasy až po závažnost onemocnění a přítomnost dalších nemocí, fungují jako parametry v počítačovém algoritmu hlubokého učení, na kterém je rámec založen."

Postup identifikace léků k opětovnému použití zahrnuje, že laboratoř nejprve vyvine „test“, což je proces, který jí umožní sledovat účinnost sloučeniny, říká Pek Lum, PhD, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Auransa, farmaceutické společnosti založené na AI. Velmi dobře.

"Knihovna již spuštěných sloučenin (může být v desítkách tisíc), které lze znovu použít, bude testována (testována) na účinnost pomocí testu," vysvětluje Lum. "Jakmile je znovu použitelný lék identifikován pomocí obrazovky, bude dále testován v laboratoři na účinnost při navrhovaném použití." V některých případech, pokud byla sloučenina již dříve testována v klinických studiích s přijatelným bezpečnostním profilem pro podobnou indikaci, nebo v případě mimořádných událostí, jako je pandemie, by mohla přejít přímo do klinických studií, aniž by bylo nutné předklinické zvíře opět bezpečnost. “

Zatímco nové léky budou stále muset projít klinickými zkouškami, aby prokázaly účinnost při novém použití, Lum říká, že nové použití léků je velmi užitečný způsob, jak zahájit lékový program, „protože může zkrátit mnoho potřebných kroků nebo přinejmenším , člověk by měl být schopen se dozvědět o znovu použitém léku prostřednictvím dříve generovaných údajů. “

Opětovné použití pro COVID-19

Pokud vás zajímá, zda je možné použít opakované použití léků k urychlení procesu prevence a léčby COVID-19, odpověď je ano - a již má.

"Úsilí identifikovat již zahájené léky, které lze znovu použít pro COVID-19, začalo na počátku pandemie," říká Lum. "Laboratoře začaly testovat již známá antivirová léčiva proti COVID-19 [pomocí screeningového procesu] zmíněných výše." Například remdesivir byl testován a bylo prokázáno, že je účinný v testech a testech relevantních pro COVID-19, které ho testovaly, a velmi rychle se uvedly do pohybu. “

Stephen T.C. Wong, PhD, profesor výpočetní techniky, systémové medicíny a bioinženýrství v onkologii na Houston Methodist Research Institute, s tím souhlasí a dodává, že Remdesivir je lék, který byl původně navržen k boji proti ebole.

"Tento příklad nezahrnuje nějakou sofistikovanou analýzu AI kvůli nouzi situací COVID-19 vyžadujících rychlé a okamžité akce, ale stále následuje čtyři kroky v přemístění drog," říká Wong Verywellovi.

Jak pomáhá AI?

Wong zdůrazňuje, že umělá inteligence pokrývá mnohem větší vyhledávací prostory pro kandidáty na drogy než jednotliví vědci nebo lékaři.

"Na makroúrovni může umělá inteligence pomoci určit správné načasování a dávkování pro efektivní podávání znovu použitelného léku," říká. „Například prostřednictvím těžby elektronických lékařských záznamů může AI identifikovat„ podpis “špatných výsledků na časové ose hospitalizace a řídit distribuci zdrojů (např. Ventilátory) a načasování aplikace různých terapeutik.“

Na mikroúrovni „AI může pomoci porozumět biomolekulám podílejícím se na příčině a léčbě nemocí, vytvářet lepší shodu mezi přemístěnými léky a cílovými proteiny a identifikovat potenciální nežádoucí vedlejší účinky,“ říká Wong.

Celkově lze říci, že podstata umělé inteligence podle Wonga spočívá v tom, že může zamést prostor pro vyhledávání kandidátů na drogy nad rámec lidských schopností a také „analyzovat a kvantifikovat“ údaje, které mohou vést k lepšímu rozhodování a přemístění drog ke zlepšení lidského zdraví.