Tekoälyn suunnittelema lääke on menossa kohti hyväksyntää vaikuttavassa klipissä

Ensimmäistä kertaa tekoälyn suunnittelema lääke on kliinisten tutkimusten toisessa vaiheessa. Äskettäin lääkkeen takana oleva tiimi julkaisi paperin, jossa kerrottiin, kuinka he kehittivät sen niin nopeasti.

Tehnyt Insilico-lääke, New Yorkissa ja Hongkongissa toimiva bioteknologiayritys, lääkekandidaatti kohdistuu idiopaattiseen keuhkofibroosiin, tappavaan sairauteen, joka aiheuttaa keuhkojen kovettumista ja arpeutumista ajan myötä. Vaurio on peruuttamaton, mikä tekee hengittämisestä entistä vaikeampaa. Taudilla ei ole tunnettuja laukaisimia. Tutkijat ovat kamppailleet löytääkseen proteiineja tai molekyylejä, jotka voivat olla taudin takana mahdollisina hoidon kohteina.

Lääkekemisteille lääkkeen kehittäminen sairauteen on painajainen. Tohtori Alex Zhavoronkoville, Insilico Medicinen perustajalle ja toimitusjohtajalle, haaste on potentiaalinen todiste konseptista, joka voisi muuttaa lääkkeiden löytämisprosessia tekoälyä käyttämällä – ja antaa toivoa miljoonille tappavan taudin kanssa kamppaileville ihmisille.

Lääke, nimeltään ISM018_055, infusoi tekoälyä koko kehitysprosessinsa ajan. Kanssa Pharma.AI, yrityksen lääkesuunnittelualusta, tiimi käytti useita tekoälymenetelmiä löytääkseen taudin potentiaalisen kohteen ja loi sitten lupaavia lääkeehdokkaita.

ISM018_055 erottui kyvystään vähentää arpeutumista soluissa ja eläinmalleissa. Viime vuonna lääke sai päätökseen vaiheen I kliinisen tutkimuksen 126 terveellä vapaaehtoisella Uudessa-Seelannissa ja Kiinassa testaamaan sen turvallisuutta ja läpäissyt sen. Joukkueella on nyt kuvaili heidän koko alustansa ja julkaissut tietonsa Nature Biotechnology.

Lääkkeiden löytämisen aikajana kohteen löytämisestä vaiheen I kliinisten tutkimusten loppuun saattamiseen on noin seitsemän vuotta. Tekoälyn avulla Insilico suoritti nämä vaiheet noin puolessa tästä ajasta.

"Näin varhain mahdollisuuden käyttää tekoälyä nopeuttamaan ja parantamaan lääkekeksintöprosessia päästä loppuun", Zhavoronkov kertoi. Singulaarisuus Hub. Lääkekehitysyhteisö suhtautui konseptiin alun perin skeptisesti. ISM018_055:n avulla tiimi panee tekoälyalustaan ​​"äärimmäiseen koetukseen – löydä uusi kohde, suunnittele uusi molekyyli alusta alkaen sen estämiseksi, testaa se ja vie se kliinisiin tutkimuksiin potilaiden kanssa."

Tekoälyn suunnittelemalla lääkkeellä on vuoria kiivettävänä ennen kuin se pääsee apteekkiin. Toistaiseksi sen on osoitettu olevan turvallinen vain terveillä vapaaehtoisilla. Yritys käynnisti Vaiheen II kliiniset tutkimukset viime kesänä, jossa tutkitaan edelleen lääkkeen turvallisuutta ja aletaan testata sen tehoa tautia sairastavilla ihmisillä.

"Monet yritykset työskentelevät tekoälyn parissa parantaakseen lääkekehityksen eri vaiheita." sanoi Dr. Michael Levitt, kemian Nobel-palkittu, joka ei osallistunut työhön. "Insilico… ei vain tunnistanut uutta kohdetta, vaan myös nopeuttanut koko varhaista lääkekehitysprosessia, ja he ovat varsin onnistuneesti validoineet tekoälymenetelmänsä."

Työ on minusta niin "jännittävää", hän sanoi.

Pitkä peli

Huumeiden löytämisen ensimmäiset vaiheet ovat vähän kuin korkean panoksen uhkapelaamista.

Tutkijat valitsevat kehosta kohteen, joka todennäköisesti aiheuttaa taudin, ja suunnittelevat sitten huolellisesti kemikaaleja häiritsemään kohdetta. Ehdokkaat tutkitaan sitten lukemattomien edullisten ominaisuuksien suhteen. Voiko se esimerkiksi imeytyä pillerinä tai inhalaattorilla injektion sijaan? Voiko lääke saavuttaa tavoitteen riittävän korkeilla tasoilla estämään arpeutumisen? Voiko se helposti hajota ja eliminoida munuaisten kautta? Onko se lopulta turvallista?

Koko validointiprosessi löydöstä hyväksymiseen voi kestää yli vuosikymmenen ja miljardeja dollareita. Useimmiten uhkapelaaminen ei kannata. Karkeasti 90 prosenttia Aluksi lupaavista lääkeehdokkaista epäonnistuu kliinisissä kokeissa. Vielä useammat ehdokkaat eivät pääse niin pitkälle.

Ensimmäinen vaihe – mahdollisen lääkkeen kohteen löytäminen – on olennainen. Mutta prosessi on erityisen vaikea sairauksien, joilla ei ole tunnettua syytä, tai monimutkaisten terveysongelmien, kuten syövän ja ikääntymiseen liittyvien häiriöiden, kohdalla. Tekoälyllä Zhavoronkov pohti, olisiko mahdollista nopeuttaa matkaa. Viimeisen vuosikymmenen aikana tiimi rakensi useita "AI-tieteilijöitä" auttamaan ihmiskumppaneitaan.

Ensimmäinen, PandaOmics, käyttää useita algoritmeja nollatakseen mahdolliset kohteet suurissa tietokokonaisuuksissa – esimerkiksi geneettisissä tai proteiinikartoissa ja kliinisistä kokeista saaduissa tiedoissa. Idiopaattista keuhkofibroosia varten tiimi koulutti työkalua sairastavien potilaiden kudosnäytteiden tiedoista ja lisäsi tekstiä alan tieteellisistä verkkojulkaisuista ja apurahoista.

Toisin sanoen, PandaOmics käyttäytyi kuin tiedemies. Se "luki" ja syntetisoi olemassa olevaa tietoa taustaksi ja sisällytti kliinisten tutkimusten tiedot luodakseen luettelon mahdollisista taudin kohteista keskittyen uutuuksiin.

TNIK-niminen proteiini nousi parhaaksi ehdokkaaksi. Vaikka TNIK ei aiemmin liittynyt idiopaattiseen keuhkofibroosiin, se oli ollut maalitaulu liittyy useisiin "ikääntymisen tunnusmerkkeihin" – lukemattomiin hajonneisiin geneettisiin ja molekyyliprosesseihin, jotka kertyvät vanhetessamme.

Potentiaalinen kohde kädessä, toinen AI-moottori, nimeltään Kemia 42, käytti generatiivisia algoritmeja löytääkseen kemikaaleja, jotka voisivat tarttua TNIK:iin. Tämän tyyppinen tekoäly tuottaa tekstivastauksia suosituissa ohjelmissa, kuten ChatGPT, mutta se voi myös keksiä uusia lääkkeitä.

"Generatiivinen tekoäly teknologiana on ollut käytössä vuodesta 2020 lähtien, mutta nyt olemme keskeisessä vaiheessa sekä laajan kaupallisen tietoisuuden että läpimurtojen saavuttamisessa", sanoi Zhavoronkov.

Ihmisten lääkekemistien asiantuntijapanoksella ryhmä lopulta löysi lääkekandidaattinsa: ISM018_055. Lääke oli turvallinen ja tehokas vähentämään arpeutumista keuhkoissa eläinmalleissa. Yllättäen se myös suojasi ihoa ja munuaisia ​​fibroosilta, jota usein esiintyy ikääntymisen aikana.

Vuoden 2021 lopulla tiimi käynnisti Australiassa kliinisen kokeen, jossa testattiin lääkkeen turvallisuutta. Muut seurasivat pian Uudessa-Seelannissa ja Kiinassa. Tulokset terveillä vapaaehtoisilla olivat lupaavia. Tekoälyn suunnittelema lääke imeytyi helposti keuhkoihin, kun se otettiin pillerinä, minkä jälkeen se hajosi ja poistui elimistöstä ilman merkittäviä sivuvaikutuksia.

Se on todiste tekoälypohjaisen lääkekehityksen konseptista. "Pystymme osoittamaan kiistattomasti, että tämä menetelmä löytää ja kehittää uusia hoitoja toimii", sanoi Zhavoronkov.

Ensimmäinen luokassa

Tekoälyn suunnittelema lääke siirtyi kliinisten tutkimusten seuraavaan vaiheeseen, vaihe II, sekä Yhdysvalloissa että Kiinassa viime kesänä. Lääkettä testataan tautia sairastavilla ihmisillä käyttämällä kliinisten tutkimusten kultastandardia: satunnaistettua, kaksoissokkoutettua ja lumelääkettä.

"Monet ihmiset sanovat tekevänsä tekoälyä lääkekehitykseen." sanoi Tri Alán Aspuru-Guzik Toronton yliopistosta, joka ei ollut mukana uudessa tutkimuksessa. "Tämä on tietääkseni ensimmäinen tekoälyn tuottama lääke vaiheen II kliinisissä tutkimuksissa. Todellinen virstanpylväs yhteisölle ja Insilicolle."

Lääkkeen menestys ei ole vielä itsestäänselvyys. Lääkekandidaatit epäonnistuvat usein kliinisissä kokeissa. Mutta onnistuessaan sillä voi olla laajempi ulottuvuus. Fibroosia esiintyy helposti useissa elimissä ikääntyessämme, ja lopulta elimen normaalit toiminnot pysähtyvät.

"Halusimme tunnistaa kohteen, joka oli vahvasti osallisena sekä sairauksissa että ikääntymisessä, ja fibroosi...on merkittävä ikääntymisen tunnusmerkki", Zhavoronkov sanoi. Tekoälyalusta löysi yhden lupaavimmista "kaksikäyttöisistä antifibroosiin ja ikääntymiseen liittyvistä kohteista", joka voi paitsi pelastaa ihmishenkiä idiopaattista keuhkofibroosia sairastavilla ihmisillä, myös mahdollisesti hidastaa ikääntymistä meille kaikille.

Tohtori Christoph Kupelle RWTH Aachenista, joka ei osallistunut työhön, tutkimus on "maamerkki", joka voi muuttaa lääkekehityksen kehityskulkua.

Koska ISM018_055 on parhaillaan vaiheen II kokeissa, Zhavoronkov visioi tulevaisuuden, jossa tekoäly ja tutkijat tekevät yhteistyötä uusien hoitojen nopeuttamiseksi. "Toivomme, että tämä [työ] lisää luottamusta ja kumppanuuksia ja auttaa vakuuttamaan kaikki jäljellä olevat skeptikot tekoälyyn perustuvan lääkekehityksen arvosta", hän sanoi.

Kuvan luotto: Insilico

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/03/18/an-ai-designed-drug-is-moving-toward-approval-at-an-impressive-clip/