Zdravilo, zasnovano z umetno inteligenco, se pomika k odobritvi na impresivnem posnetku

Zdravilo, zasnovano z umetno inteligenco, se pomika k odobritvi na impresivnem posnetku

Časovni žig: 18. marec 2024 4:45
An AI-Designed Drug Is Moving Toward Approval at an Impressive Clip PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Prvič je zdravilo, zasnovano z umetno inteligenco, v drugi fazi kliničnih preskušanj. Pred kratkim je ekipa, ki stoji za zdravilom, objavila članek, v katerem opisuje, kako so ga tako hitro razvili.

Narejeno v Zdravilo Insilico, biotehnološkega podjetja s sedežem v New Yorku in Hongkongu, kandidat za zdravilo cilja na idiopatsko pljučno fibrozo, smrtonosno bolezen, ki sčasoma povzroči otrdelost pljuč in brazgotine. Škoda je nepopravljiva, zato je dihanje vedno težje. Bolezen nima znanih sprožilcev. Znanstveniki so se trudili najti beljakovine ali molekule, ki bi lahko bile v ozadju bolezni, kot možne tarče za zdravljenje.

Za medicinske kemike je razvoj zdravila za to bolezen nočna mora. Za dr. Alexa Zhavoronkova, ustanovitelja in izvršnega direktorja Insilico Medicine, izziv predstavlja potencialni dokaz koncepta, ki bi lahko preoblikoval proces odkrivanja zdravil z uporabo umetne inteligence – in zagotovil upanje milijonom ljudi, ki se borijo s to smrtonosno boleznijo.

Zdravilo, poimenovano ISM018_055, je imelo umetno inteligenco, ki je bila vključena skozi celoten razvojni proces. z Pharma.AI, platformo podjetja za načrtovanje zdravil, je ekipa uporabila več metod umetne inteligence, da bi našla potencialno tarčo za bolezen in nato ustvarila obetavne kandidate za zdravila.

ISM018_055 je izstopal po svoji sposobnosti zmanjšanja brazgotin v celicah in na živalskih modelih. Lansko leto je zdravilo zaključilo prvo fazo kliničnega preskušanja na 126 zdravih prostovoljcih na Novi Zelandiji in Kitajskem, da bi preverili njegovo varnost, in ga uspešno opravilo. Ekipa ima zdaj opisal njihovo celotno platformo in objavili svoje podatke v Nature Biotechnology.

Časovnica za odkrivanje zdravil, od iskanja tarče do zaključka prve faze kliničnih preskušanj, je okoli sedem let. Z umetno inteligenco je Insilico opravil te korake v približno polovici tega časa.

"Zgodaj sem videl možnost uporabe umetne inteligence za pospešitev in izboljšanje procesa odkrivanja zdravil od konca do konca," je povedal Zhavoronkov Središče singularnosti. Koncept je sprva naletel na skepticizem skupnosti odkrivalcev zdravil. Z ISM018_055 ekipa postavlja svojo platformo umetne inteligence "na najvišjo preizkušnjo – odkrijte novo tarčo, oblikujte novo molekulo iz nič, da zavirate to tarčo, jo preizkusite in vključite v klinična preskušanja z bolniki."

Zdravilo, zasnovano z umetno inteligenco, mora preplezati gore, preden pride v lekarne. Za zdaj se je izkazalo, da je varen samo pri zdravih prostovoljcih. Podjetje se je začelo Klinična preskušanja faze II lansko poletje, ki bo dodatno raziskalo varnost zdravila in začelo preizkušati njegovo učinkovitost pri ljudeh s to boleznijo.

"Veliko podjetij dela na AI za izboljšanje različnih korakov pri odkrivanju zdravil," je dejal Dr. Michael Levitt, Nobelov nagrajenec za kemijo, ki ni bil vključen v delo. "Insilico ... ni le identificiral nove tarče, ampak je tudi pospešil celoten zgodnji proces odkrivanja zdravil in dokaj uspešno je potrdil svoje metode umetne inteligence."

Delo je zame tako "razburljivo," je dejal.

Dolga igra

Prve faze odkrivanja drog so nekoliko podobne igram na srečo z visokimi vložki.

Znanstveniki izberejo tarčo v telesu, ki najverjetneje povzroči bolezen, nato pa skrbno oblikujejo kemikalije, ki bodo vplivale na tarčo. Kandidate nato natančno pregledajo za nešteto prednostnih lastnosti. Na primer, ali ga je mogoče absorbirati kot tableto ali z inhalatorjem namesto z injekcijo? Ali lahko zdravilo doseže cilj na dovolj visokih ravneh, da blokira brazgotinjenje? Ga lahko zlahka razgradijo in izločijo ledvice? Navsezadnje, ali je varno?

Celoten postopek validacije, od odkritja do odobritve, lahko traja več kot desetletje in milijarde dolarjev. Največkrat se hazardiranje ne izplača. Približno 90 odstotkov sprva obetavnih kandidatov za zdravila ne uspejo v kliničnih preskušanjih. Še več kandidatov ne pride tako daleč.

Prva faza - iskanje tarče za potencialno zdravilo - je bistvena. Toda proces je še posebej težak pri boleznih brez znanega vzroka ali pri kompleksnih zdravstvenih težavah, kot so rak in s starostjo povezane motnje. Z AI se je Zhavoronkov spraševal, ali je mogoče potovanje pospešiti. V zadnjem desetletju je ekipa zgradila več "znanstvenikov AI", da bi pomagali svojim človeškim sodelavcem.

Prvi, PandaOmics, uporablja več algoritmov, da se osredotoči na potencialne tarče v velikih naborih podatkov – na primer genetske ali beljakovinske karte in podatke iz kliničnih preskušanj. Za idiopatsko pljučno fibrozo je skupina usposobila orodje za podatke iz vzorcev tkiv bolnikov s to boleznijo in dodala besedilo iz vesolja spletnih znanstvenih publikacij in štipendij s tega področja.

Z drugimi besedami, PandaOmics obnašal kot znanstvenik. "Prebral" je in sintetiziral obstoječe znanje kot ozadje ter vključil podatke kliničnih preskušanj, da bi ustvaril seznam možnih tarč za bolezen s poudarkom na novostih.

Kot najboljši kandidat se je izkazal protein TNIK. Čeprav TNIK prej ni bil povezan z idiopatsko pljučno fibrozo, je bil tarča povezanih s številnimi »razpoznavnimi znaki staranja« – nešteto porušenih genetskih in molekularnih procesov, ki se kopičijo, ko se staramo.

S potencialno tarčo v roki, kliče še en motor AI kemija42, je uporabil generativne algoritme za iskanje kemikalij, ki bi se lahko zataknile za TNIK. Ta vrsta umetne inteligence ustvarja besedilne odgovore v priljubljenih programih, kot je ChatGPT, lahko pa tudi sanja o novih zdravilih.

»Generativna umetna inteligenca kot tehnologija obstaja že od leta 2020, zdaj pa smo v ključnem trenutku široke komercialne ozaveščenosti in prodornih dosežkov,« je dejal Zhavoronkov.

S strokovnim prispevkom kemikov za humano medicino je ekipa končno našla svojega kandidata za zdravilo: ISM018_055. Zdravilo je bilo varno in učinkovito pri zmanjševanju brazgotin v pljučih na živalskih modelih. Presenetljivo je tudi zaščitil kožo in ledvice pred fibrozo, ki se pogosto pojavi med staranjem.

Konec leta 2021 je ekipa začela klinično preskušanje v Avstraliji, v katerem je preverjala varnost zdravila. Drugi so kmalu sledili na Novi Zelandiji in Kitajskem. Rezultati pri zdravih prostovoljcih so bili obetavni. Zdravilo, ki ga je oblikovala umetna inteligenca, so pljuča brez težav absorbirala, ko so ga vzeli kot tableto, nato pa se je razgradilo in izločilo iz telesa brez opaznih stranskih učinkov.

To je dokaz koncepta za odkrivanje zdravil na osnovi umetne inteligence. "Nedvomno lahko dokažemo, da ta metoda iskanja in razvoja novih zdravljenj deluje," je dejal Zhavoronkov.

Prvi v razredu

Zdravilo, zasnovano z AI prešli na naslednjo stopnjo kliničnih preskušanj, faza II, tako v ZDA kot na Kitajskem prejšnje poletje. Zdravilo se preizkuša pri ljudeh s to boleznijo z uporabo zlatega standarda kliničnih preskušanj: randomiziranih, dvojno slepih in s placebom.

"Veliko ljudi pravi, da delajo AI za odkrivanje zdravil," je dejal Alán Aspuru-Guzik z Univerze v Torontu, ki ni bil vključen v novo študijo. »Kolikor vem, je to prvo zdravilo, ustvarjeno z umetno inteligenco, v kliničnih preskušanjih druge stopnje. Pravi mejnik za skupnost in za Insilico.”

Uspeh zdravila še vedno ni samoumeven. Kandidati za zdravila med kliničnimi preskušanji pogosto ne uspejo. Toda če bo uspešna, bo morda imela širši doseg. Fibroza se zlahka pojavi v več organih, ko se staramo, in sčasoma prekine normalno delovanje organov.

"Želeli smo identificirati tarčo, ki je bila močno vpletena v bolezen in staranje, in fibroza ... je glavni znak staranja," je dejal Zhavoronkov. Platforma umetne inteligence je našla eno najbolj obetavnih »tarč z dvojnim namenom, povezanih z antifibrozo in staranjem«, ki morda ne le rešuje življenja ljudem z idiopatsko pljučno fibrozo, ampak tudi potencialno upočasni staranje za vse nas.

Za dr. Christopha Kuppeja z RWTH Aachen, ki ni bil vključen v delo, je študija "mejnik", ki bi lahko preoblikoval potek odkrivanja zdravil.

Glede na to, da je ISM018_055 trenutno v preskušanju faze II, Zhavoronkov predvideva prihodnost, v kateri bodo umetna inteligenca in znanstveniki sodelovali pri pospeševanju novih zdravljenj. »Upamo, da bo to [delo] spodbudilo več zaupanja in več partnerstev ter prepričalo vse preostale skeptike o vrednosti odkrivanja zdravil, ki jih poganja umetna inteligenca,« je dejal.

Avtorstvo slike: Insilico

Časovni žig:

Več od Središče singularnosti