CMB / Getty Images
Ключевые выводы
- Новое исследование показывает, что ученые разработали искусственный интеллект для поиска новых применений для существующих лекарств. Этот процесс также известен как перепрофилирование лекарств.
- Переназначение лекарств может сократить временные рамки, которые обычно требуются для получения одобрения новых лекарств, а также снизить риск, связанный с проверкой безопасности новых лекарств.
- Этот процесс уже использовался для ускорения разработки лекарств, связанных с COVID-19.
Новое исследование, опубликованное в начале этого месяца Государственным университетом Огайо (OSU), показывает, что ученые добились успеха, используя метод машинного обучения, чтобы определить, можно ли использовать определенные лекарства для новых целей. Этот процесс, разработанный исследователями, является важным прогрессом, учитывая, что он позволяет быстрее выявлять лекарственные препараты-кандидаты, которые можно использовать для лечения ряда заболеваний, согласно отчету, опубликованному вПрирода Машинный интеллект4 января.
«Эта работа показывает, как искусственный интеллект (ИИ) может быть использован для« тестирования »лекарства на пациенте, а также для ускорения генерации гипотез и потенциально ускорения клинических испытаний», - говорит старший автор исследования Пин Чжан, доктор философии, доцент кафедры компьютерных наук. «Но мы никогда не заменим врача - решения о лекарствах всегда будут принимать клиницисты», - говорится в пресс-релизе ОГУ, специализирующемся на науке, технике и биомедицинской информатике.
Перепрофилирование лекарств, конечно, не новость. Один пример? Инъекции ботокса, которые были впервые одобрены для лечения косоглазия, впоследствии стали использоваться в качестве лечения мигрени, а также в косметических целях для уменьшения появления морщин. Исследование OSU было сосредоточено на перепрофилировании лекарств, которые предотвращают сердечную недостаточность и инсульт у пациентов с ишемической болезнью сердца, но доказало, что эта концепция может быть применена к большинству заболеваний.
По данным Национального центра развития трансляционных наук (NCATS), использование в исследовании искусственного интеллекта ускоряет процесс, который уже был разработан для сокращения временных рамок, необходимых для получения одобрения новых лекарств.
«Многие агенты, одобренные для других целей, уже были протестированы на людях, поэтому доступна подробная информация об их фармакологии, составе и потенциальной токсичности», - отмечается на веб-сайте NCATS. «Поскольку перепрофилирование основано на предыдущих исследованиях и разработках, новые методы лечения-кандидаты могут быть быстро готовы к клиническим испытаниям, ускоряя их рассмотрение Управлением по контролю за продуктами и лекарствами и, в случае одобрения, их интеграцию в систему здравоохранения».
Согласно пресс-релизу, перепрофилирование лекарств также может снизить риск, связанный с проверкой безопасности новых лекарств.
Что это значит для вас
В будущем с помощью ИИ перепрофилирование лекарств может стать более быстрым и упорядоченным процессом. Утверждение таких препаратов, как ремдесивир, для лечения COVID-19 может оказаться более быстрым процессом.
Как идентифицируются лекарства для перепрофилирования?
Прежде чем погрузиться в преимущества перепрофилирования лекарств, Чжан и его соавторы в исследовании OSU заявили, что «золотым стандартом» в тестировании лекарств по-прежнему являются рандомизированные клинические испытания для определения эффективности лекарства против болезни.
«[Но] машинное обучение может объяснить сотни - или тысячи - человеческих различий в большой популяции, которые могут повлиять на то, как медицина работает в организме», - отмечается в пресс-релизе. «Эти факторы или вмешивающиеся факторы, варьирующиеся от возраста, пола и расы до серьезности заболевания и наличия других заболеваний, функционируют как параметры в компьютерном алгоритме глубокого обучения, на котором основана эта структура».
«Процедура определения лекарств для перепрофилирования включает в себя лабораторию, которая сначала разрабатывает« анализ », процесс, который позволит ей контролировать эффективность соединения», - говорит Пек Лум, доктор философии, соучредитель и генеральный директор Auransa, фармацевтической компании, управляемой искусственным интеллектом. Очень хорошо.
«Библиотека уже запущенных соединений (может быть в десятках тысяч), которые могут быть перепрофилированы, будет проверена (протестирована) на эффективность с помощью анализа», - объясняет Лам. «После того, как перепрофилированное лекарство будет идентифицировано с помощью скрининга, оно будет дополнительно протестировано в лаборатории на эффективность в предполагаемом применении. В некоторых случаях, если соединение уже было протестировано ранее в клинических испытаниях с приемлемым профилем безопасности для аналогичных показаний, или в случае чрезвычайных ситуаций, таких как пандемия, оно может сразу перейти в клинические испытания без необходимости показывать доклинические животные. снова безопасность. "
Несмотря на то, что перепрофилированные препараты все еще нуждаются в клинических испытаниях, чтобы продемонстрировать эффективность при новом применении, Лам говорит, что перепрофилирование лекарств - очень полезный способ начать программу лекарств, «поскольку это может сократить многие этапы, которые необходимы или, по крайней мере, , нужно иметь возможность узнать о перепрофилированном препарате через ранее сгенерированные данные ».
Переназначение для COVID-19
Если вам интересно, можно ли использовать перепрофилирование лекарств для ускорения процесса профилактики и лечения COVID-19, ответ - да, и это уже произошло.
«Усилия по выявлению уже запущенных препаратов, которые можно использовать для лечения COVID-19, начались на ранней стадии пандемии», - говорит Лам. «Лаборатории начали тестировать уже известные противовирусные препараты против COVID-19 [используя процесс скрининга], упомянутый выше. Например, ремдесивир был протестирован и показал его эффективность в анализах, имеющих отношение к COVID-19, и испытания по его проверке были начаты очень быстро ».
Стивен Т. Вонг, доктор философии, профессор компьютерных наук, системной медицины и биоинженерии в онкологии из Хьюстонского научно-исследовательского института методистов, соглашается, добавляя, что Ремдесивир - это лекарство, которое изначально было разработано для борьбы с лихорадкой Эбола.
«Этот пример не включает в себя сложный анализ искусственного интеллекта из-за чрезвычайных ситуаций, связанных с COVID-19, требующих быстрых, немедленных действий, но он по-прежнему следует за четырьмя шагами по репозиционированию наркотиков», - говорит Вонг.
Чем помогает ИИ?
Вонг отмечает, что ИИ охватывает гораздо более широкие области поиска кандидатов на лекарства, чем отдельные исследователи или клиницисты.
«На макроуровне ИИ может помочь определить правильное время и дозировку для эффективного введения перепрофилированного препарата», - говорит он. «Например, с помощью интеллектуального анализа электронных медицинских записей ИИ может идентифицировать« сигнатуру »плохих результатов во время госпитализации и управлять распределением ресурсов (например, аппаратов ИВЛ) и сроками применения различных терапевтических средств».
На микроуровне «ИИ может помочь понять биомолекулы, участвующие в возникновении и лечении болезни, обеспечивая лучшее соответствие между репозиционированными лекарствами и белками-мишенями и выявляя потенциальные неблагоприятные побочные эффекты», - говорит Вонг.
В целом, по словам Вонга, суть искусственного интеллекта заключается в том, что он может охватить пространство поиска кандидатов на лекарства за пределами человеческих возможностей, а также «анализировать и количественно определять» данные, которые могут привести к более эффективному принятию решений и изменению положения лекарств для улучшения здоровья человека.
.jpg)
