Tutkijat löytävät tekoälyn avulla uusia käyttötapoja olemassa oleville lääkkeille

CMB / Getty Images

Tärkeimmät takeaways

• Uusi tutkimus osoittaa, että tutkijat ovat kehittäneet tekoälyä löytääkseen uusia käyttötarkoituksia nykyisille lääkkeille, prosessi tunnetaan myös nimellä huumeiden uusiminen.
• Lääkkeiden uusiminen voi lyhentää uusien lääkkeiden hyväksynnän saamiseen yleensä kuluvaa ajanjaksoa ja vähentää uusien lääkkeiden turvallisuustestaukseen liittyvää riskiä.
• Tätä prosessia on jo käytetty COVID-19: een liittyvien lääkkeiden kehittämisen nopeuttamiseksi.

Ohion osavaltion yliopiston (OSU) tämän kuun alussa julkaisema uusi tutkimus osoittaa, että tutkijat ovat saavuttaneet menestystä koneoppimismenetelmän avulla selvittääkseen, voidaanko tiettyjä lääkkeitä käyttää uusiin käyttötarkoituksiin. Tämä tutkijan kehittämä prosessi on merkittävä edistysaskel, koska se pystyy tunnistamaan nopeammin lääkeaihioehdokkaat, joita voidaan käyttää uudelleen useiden sairauksien hoitoon, julkaistun raportin mukaan.Luontokoneen älykkyys4. tammikuuta.

"Tämä työ osoittaa, kuinka tekoälyä (AI) voidaan käyttää" testaamaan "lääkettä potilaalla, nopeuttamaan hypoteesien syntymistä ja mahdollisesti nopeuttamaan kliinistä tutkimusta", vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Ping Zhang, tietotekniikan apulaisprofessori tiede, tekniikka ja biolääketieteen tietotekniikka OSU: ssa, sanoi lehdistötiedotteessa. "Mutta emme koskaan korvaa lääkäriä - lääkäreiden tulee aina tehdä lääkepäätökset."

Huumeiden uusiminen ei tietenkään ole uutta. Yksi esimerkki? Botox-injektioita, jotka hyväksyttiin ensimmäisen kerran ristittyjen silmien hoitoon, käytettiin edelleen migreenihoitona sekä kosmeettisesti ryppyjen ulkonäön vähentämiseksi. OSU: n tutkimus keskittyi sellaisten lääkkeiden uudelleenkäyttöön, jotka estävät sydämen vajaatoiminnan ja aivohalvauksen sepelvaltimotautipotilailla, mutta osoittautuivat, että kehystä voidaan soveltaa useimpiin sairauksiin.

Tutkimuksen tekoälyn käyttö nopeuttaa prosessia, joka jo suunniteltiin lyhentämään uusien lääkkeiden hyväksynnän saamiseen tarvittavaa aikataulua National Translation Sciences -opiston (NCATS) mukaan.

"Monet aineet, jotka on hyväksytty muihin käyttötarkoituksiin, on jo testattu ihmisillä, joten niiden farmakologiasta, koostumuksesta ja mahdollisesta myrkyllisyydestä on saatavilla yksityiskohtaista tietoa", toteaa NCATS-verkkosivusto. "Koska uudistaminen perustuu aikaisempiin tutkimus- ja kehitystoimiin, uudet ehdokasterapiat voivat olla valmiita kliinisiin kokeisiin nopeasti, mikä nopeuttaa niiden arviointia Elintarvike- ja lääkevirastossa ja, jos se hyväksytään, heidän integroitumisensa terveydenhoitoon."

Lääkkeiden uusiminen voi myös alentaa uusien lääkkeiden turvallisuustestaukseen liittyviä riskejä, tiedotteen mukaan.

Mitä tämä tarkoittaa sinulle

Tulevaisuudessa huumeiden uusiminen voi tekoälyn avulla olla nopeampaa ja virtaviivaisempaa. Remdesivirin kaltaisten lääkkeiden hyväksyminen COVID-19: lle voi olla nopeampi prosessi.

Kuinka huumeet tunnistetaan uudelleenkäyttöä varten?

Ennen sukeltamista huumeiden uudelleenkäytön hyötyihin Zhang ja hänen tutkijat OSU-tutkimuksessa väittivät, että huumetestauksen "kultastandardi" on edelleen satunnaistettuja kliinisiä tutkimuksia, joilla määritetään lääkkeen tehokkuus tautia vastaan.

"[Mutta] koneoppiminen voi selittää satoja - tai tuhansia - ihmisten eroja suuressa väestössä, jotka voivat vaikuttaa lääketieteen toimintaan kehossa", lehdistötiedote toteaa. "Nämä tekijät tai sekoittimet, jotka vaihtelevat iästä, sukupuolesta ja rodusta taudin vakavuuteen ja muiden sairauksien esiintymiseen, toimivat parametreina syvällisen oppimisen tietokonealgoritmissa, johon kehys perustuu."

Menetelmä lääkkeiden tunnistamiseksi uudelleenkäyttöä varten edellyttää, että laboratorio kehittää ensin "määrityksen", prosessin, jonka avulla se voi seurata yhdisteen tehokkuutta, kertoo Pek Lum, tohtori, tekoälyyn perustuvan lääkeyrityksen Auransan perustaja ja toimitusjohtaja. Hyvä on.

"Kirjasto jo käynnistettyjä yhdisteitä (voi olla kymmeniä tuhansia), jotka voidaan käyttää uudelleen, seulotaan (testataan) tehokkuuden suhteen määrityksen avulla", Lum selittää. "Kun uudelleenkäytetty lääke on tunnistettu seulan kautta, sitä testataan edelleen laboratoriossa tehokkuuden suhteen ehdotetussa käytössä. Joissakin tapauksissa, jos yhdistettä on jo testattu aikaisemmin kliinisissä tutkimuksissa, joiden turvallisuusprofiili on hyväksyttävä samanlaiseen indikaatioon, tai pandemian kaltaisissa hätätilanteissa, se voi mennä suoraan kliinisiin tutkimuksiin ilman tarvetta näyttää esikliinisiä eläimiä jälleen turvallisuutta. "

Vaikka uudelleenkäytettyjen lääkkeiden on silti käytettävä kliinisiä kokeita osoittaakseen tehokkuuden uudessa käytössä, Lumin mukaan huumeiden uusiminen on erittäin hyödyllinen tapa aloittaa lääkeohjelma ", koska se voi lyhentää monia tarvittavia vaiheita tai vähintäänkin , pitäisi voida oppia uudelleenkäytetystä lääkkeestä aiemmin luotujen tietojen avulla. "

COVID-19: n uusiminen

Jos mietitkö, voidaanko lääkkeiden uusimista käyttää COVID-19: n ehkäisyn ja hoidon nopeuttamiseksi, vastaus on kyllä ​​- ja se on jo tehty.

"Pyrkimys tunnistaa jo lanseeratut lääkkeet, joita voidaan käyttää uudelleen COVID-19: lle, alkoi pandemian varhaisessa vaiheessa", Lum sanoo. ”Laboratoriot alkoivat testata jo tunnettuja viruslääkkeitä COVID-19: ää vastaan ​​[käyttäen seulontaprosessia] edellä mainittua. Esimerkiksi remdesiviiri testattiin ja sen osoitettiin olevan tehokas COVID-19: n kannalta merkityksellisissä määrityksissä ja testit sen käynnistämiseksi aloitettiin hyvin nopeasti. "

Stephen T.C. PhD, PhD, tietojenkäsittelytieteen, systeemilääketieteen ja onkologian biotekniikan professori Houston Methodist Research Instituteissa, on samaa mieltä ja lisää, että Remdesivir on lääke, joka on alun perin suunniteltu torjumaan ebolaa.

"Tämä esimerkki ei sisällä hienostunutta tekoälyanalyysiä johtuen COVID-19-tilanteen hätätilanteesta, joka vaati nopeita ja välittömiä toimia, mutta se noudattaa silti huumeiden uudelleensijoittamisen neljää vaihetta", Wong kertoo Verywellille.

Kuinka tekoäly auttaa?

Wong huomauttaa, että tekoäly kattaa paljon suuremmat huumeiden ehdokkaiden hakutilat kuin yksittäiset tutkijat tai kliinikot.

"Makrotasolla tekoäly voi auttaa tunnistamaan oikean ajoituksen ja annostuksen uudelleenkäytetyn lääkkeen tehokkaaseen antamiseen", hän sanoo. "Esimerkiksi louhimalla sähköisiä potilastietoja tekoäly voi tunnistaa huonojen tulosten" allekirjoituksen "sairaalahoidon aikajanalla ja ohjata resurssien (esim. Hengityslaitteet) jakautumista ja erilaisten lääkkeiden käytön ajoitusta."

Mikrotasolla "tekoäly voi auttaa ymmärtämään taudin syy-aiheuttajaan ja hoitoon liittyviä biomolekyylejä, luomaan paremman vastaavuuden uudelleensijoitettujen lääkkeiden ja kohdeproteiinien välillä ja tunnistamaan mahdolliset haittavaikutukset", Wong sanoo.

Kaiken kaikkiaan tekoälyn ydin on Wongin mukaan se, että se voi lakaista huumekandidaattien etsintätilan ihmisen kyvykkyyden ulkopuolelle sekä "analysoida ja kvantifioida" tietoja, jotka voivat johtaa parempaan päätöksentekoon ja huumeiden uudelleensijoittamiseen ihmisten terveyden parantamiseksi.