MY.UAНовости
Как искусственный интеллект помогает в создании лекарств
Как искусственный интеллект помогает в создании лекарств

Как искусственный интеллект помогает в создании лекарств

Создание нового лекарства – долгий и сложный процесс, который может длиться несколько лет и стоить несколько миллиардов долларов. Но компании Insilico Medicine удалось с помощью нейронных сетей пройти путь от постановки задачи до тестирования нового лекарства на животных всего за 46 дней, и обошлось это в $150 тыс. Результаты были опубликованы в престижном научном журнале Nature.

Nature оценивает расходы крупных фармацевтических компаний на открытие, клинические испытания и патентование одного лекарственного средства в $0,5–2,6 млрд и 10–20 лет исследований. Большая часть этих денег, по сути, выбрасывается на ветер — всего несколько десятков, а то и сотен тестовых молекул находят свое применение в новых препаратах. Поэтому фармацевтические гиганты и сотни стартапов вкладываются в разработку компьютерных алгоритмов, способных ускорить и удешевить этот процесс.

Компания Insilico Medicine, базирующаяся в Балтиморе и Гонконге, может стать революционером в области компьютерного предсказания структуры лекарственных молекул: ее алгоритм GENTRL только через 21 день нашел ингибитор для белка DDR1 (см. «На разных скоростях»), связанного с возникновением фиброза. Дискодиновый доменный рецептор DDR1 вовлечен в процессы клеточного роста, клеточной дифференциации и метаболизма. Он содержится в клетках эпителия и, как считается, играет важную роль в появлении фиброза — уплотнения соединительной ткани, возникающей для изоляции источника воспаления от других органов и кровотока. Например, при фиброзе легких, который может быть вызван воспалением, бронхи и легкие увеличиваются в размере, вокруг кровеносных и лимфатических сосудов образуется плотная соединительная ткань. Угнетение работы DDR1 считается потенциальным способом предотвращения фиброза и его лечения.

Нейронная сеть в качестве входных данных использовала открытую базу ZINC, состоящую из 230 млн химических соединений, пригодных для коммерческого использования, а также базу известных ингибиторов DDR1, обычных ингибиторов киназы, фармацевтическую базу данных известных биологически активных молекул. Программа сгенерировала 30 тыс. молекул, автоматически проверивших на наличие в базе запатентованных веществ среди всех известных ингибиторов киназы и специфически среди ингибиторов DDR1. Осталось шесть молекул, из которых одна дошла до испытания на мышах.

«Киназы – это тип ферментов, фосфорелирующих белки, то есть переносят на них фосфатные группы. В клеточке они работают практически как молекулярные переключатели для приема внешнеклеточных сигналов и передачи их дальше прямо до ядра и активации определенных генов. В одном сигнальном пути могут быть задействованы десятки киназ: одна фосфорелирует одну цель, другая следующую и так далее. Белок DDR1 – это тирозиновая киназа, то есть она фосфорелирует аминокислоту тирозин, а это внешнеклеточный рецептор коллагена, «выключение» которого – перспективная модель борьбы с фиброзом.

Активация DDR1 приводит к воспалению, которое напрямую связано с развитием фиброза. Задача авторов исследования – остановить действие DDR1, чтобы он не фосфорелировался. И сделать это cелективно, то есть не задев какие-либо другие белки, что с очень большой вероятностью будет опасным», — объясняет Федор Боховчук, Ph.D по биохимии и научный сотрудник одной из крупных фармкомпаний.

Согласно исследованию Insilico Medicine, найденная молекула должна действовать именно на белок DDR1, не затрагивая других соединений. Это немаловажный результат, что уменьшает вероятность токсического воздействия на другие системы организма.

«Искусственный интеллект может быстро проверить взаимодействие новой молекулы со всеми возможными белковыми структурами, просканировать, не действует ли она на другие цели, не предусмотренные для этого. Это тяжело сделать экспериментально. Ведь количество мишеней, находящихся на лабораторном столе исследователей, всегда ограничено. И нельзя быть уверенным, что экспериментаторы перебрали все возможные варианты.

В то время как программа способна перебрать даже недавно открытые соединения или белки из организмов рыб или мышей, экспериментальных данных по которым немного. И найти возможное токсическое действие, анализируя взаимодействие с похожим белком уже у человека. Сложность этой задачи связана с нашим неполным пониманием биологии, ограниченным пониманием роли каждого гена и белка. Если активируется ген А, что будет с геном B? Как мутация в гене А отзовется на уровне экспрессии других генов? На сегодняшний день есть огромные массивы генетических и эпигенетических данных, полученных с помощью секвенирования ДНК и РНК тысяч людей. Искусственный интеллект кажется перспективным инструментом для того, чтобы выявить все эти взаимодействия», — комментирует Федор Боховчук.

Проблемы, возникающие из-за отсутствия знаний в области взаимодействия лекарств с разными системами организма, можно проиллюстрировать скандалом с тербинафином. В 1996 году австралийские медики отметили, что популярное лекарство от грибковых инфекций приводит к воспалению печени. После трех смертей, причиненных употреблением тербинафина, препараты стали проверять. В 2001-м канадские ученые нашли в печени пострадавших людей соединение TBF-A, которое могло оказать токсическое действие. ЛиЕще в 2018-м загадку тербинафина разгадали с помощью нейронных сетей. Исследователи просканировали все возможные пути метаболизма тербинафина в печени и поняли, каким образом лекарство превращается в токсическую TBF-A. Метаболитический процесс состоял из двух шагов, и предсказать подобное в клинических испытаниях врачи не могли. С этой задачей справился искусственный интеллект.

Компанию Insilico Medicine основал в 2014 году биоинформатик Александр Жаворонков, он же главный автор недавнего исследования. За пять лет она привлекла более $50 млн. инвестиций, преимущественно на исследование процессов старения методами искусственного интеллекта. В частности, в январе 2019 была опубликована статья о влиянии курения на старение организма. По биохимическому составу крови было установлено, что по некоторым показателям, например уровень холестерола и уровень глюкозы, курильщики примерно вдвое старше своего биологического возраста. В 2016-м компания представила программу GeroScope для поиска геропротекторов – «лекарства от старения». Логика состоит в том, чтобы сравнить состояние клеток людей от 15 до 30 лет с клетками людей старше 60 и найти молекулярные путь превращения молодых клеток в старые. Правда, ни один из геропротекторов, которые дают результаты на животных, не разрешен для использования людьми.

Биоинформатика из Кембриджского университета доктор Андреас Бендер в своем блоге, посвященном поиску химических соединений с помощью искусственного интеллекта, призывает относиться к исследованию Insilico Medicine с осторожностью. По его словам, новая молекула на 75% совпадает с уже известными ингибиторами DDR1, поэтому она не является "совершенно новой". К тому же большинство потенциальных лекарств проваливают клинические исследования, поэтому говорить, что искусственный интеллект создал новое лекарство, некорректно. Бендер выражает сомнение, что программа Insilico Medicine сработала так же хорошо без базы известных ингибиторов киназы для открытия действительно новой молекулы, однако отметил, что исследование компании все же является важным этапом становления искусственного интеллекта в поиске новых лекарственных соединений.

Поделиться
Поделиться сюжетом
Источник материала
Росіяни просунулися в Курській області, а ЗСУ – на Харківщині: огляд бойових дій і карти ISW
24tv
2024-11-20T03:27:58Z
Левам потрібно заощаджувати, а Дівам - працювати над власними емоціями: гороскоп за картами Таро на 20 листопада 2024 року
TSN
2024-11-20T03:21:02Z
Прохолодний фронт накриє Україну: де чекати снігопадів та низьких температур
Хвиля
2024-11-20T03:06:36Z
Росіяни увійшли в центр Часового Яру – BILD
ГЛАВКОМ NET
2024-11-20T03:06:23Z
Раки мають вирішити важливі справи у першій половині дня: гороскоп на 20 листопада
24tv
2024-11-20T03:03:44Z
Метеоролог розповіла, якою буде зима цього року: "Клімат змінився"
Политека
2024-11-20T03:00:33Z
На Сумщині прогриміло 175 вибухів
TSN
2024-11-20T02:03:24Z
Активісти руху спротиву розповсюдили листівки із символікою ГУР у Криму та на Донеччині
УкраинФорм
2024-11-20T01:52:07Z
Військовий оглядач розповів, які населені пункти окупував ворог
TSN
2024-11-20T01:18:36Z
"Країна, яка дала мені нове життя": Світлана Лобода зробила гучну заяву
GlavRed
2024-11-20T00:27:34Z
Любов чи провокація: Мадонна відреагувала на чутки про розрив зухвалим фото
GlavRed
2024-11-20T00:27:02Z
Російська дівчина Джонні Деппа спровокувала чутки про заручини з актором
GlavRed
2024-11-19T23:27:37Z
"Мрію повторити": Соломія Вітвіцька показала романтику з бойфрендом-військовим
GlavRed
2024-11-19T22:27:31Z
Надихнулись часами 90-х: українські виконавці підірвали мережу новою піснею
24tv
2024-11-19T22:06:00Z
Для вдалого відпочинку: 3 цікаві фільми на вечір
24tv
2024-11-19T21:30:37Z
Енн Гетевей порушила золоте правило інтер'єру у своїй вітальні: який результат вона отримала
24tv
2024-11-19T20:48:39Z
"Моя найніжніша": Пресняков звернувся до коханої жінки - не дружини
GlavRed
2024-11-19T20:27:45Z
Програв битву з раком: у США померла 35-річна зірка серіалів
GlavRed
2024-11-19T20:27:26Z
Австрія не нейтральна, коли йдеться про протистояння несправедливості – канцлер
УкраинФорм
2024-11-20T03:30:19Z
Як удари ATACMS по території Росії вплинуть на хід війни
24tv
2024-11-20T03:27:21Z
У Відні пройшов мітинг до 1000 днів українського опору російському вторгненню
УкраинФорм
2024-11-20T03:15:50Z
КМУ передбачив можливість координації діяльності Адміністрації Держспецзв'язку безпосередньо урядом
InternetUA
2024-11-20T03:01:14Z
В Україні зростає попит на дистанційний розгляд судових справ - голова ВРП
УкраинФорм
2024-11-20T03:00:52Z
Сибіга закликав світове українство з новою силою підтримати боротьбу України
УкраинФорм
2024-11-20T02:57:04Z
Удари ATACMS по цілях у РФ: названо військові "мішені" для ЗСУ
GlavRed
2024-11-20T02:36:04Z
Дозвіл на удари по території Росії може зіграти на руку Трампа, – політолог
24tv
2024-11-20T02:33:04Z
Дозвіл на далекобійні удари: США відповіли на підвищення ставок Путіним — експерт
Хвиля
2024-11-20T02:09:10Z
Європейські виробники пластику закривають свої потужності – Financial Times
ГЛАВКОМ NET
2024-11-20T03:00:48Z
Глава російського Центробанку заявила про вичерпання майже всіх ресурсів російської економіки
УкраинФорм
2024-11-20T00:37:44Z
Крипторинок наближається до фази «ейфорії»: чого очікувати?
ITC
2024-11-19T23:37:07Z
Компанію Ілона Маска SpaceX оцінюють у $255 мільярдів
InternetUA
2024-11-19T22:57:16Z
Без черг і трати грошей на поїздок: як отримати довідку про відсутність заборгованості за газ
Знай
2024-11-19T21:12:56Z
Україна збільшила експорт товарів - Мінекономіки
Хвиля
2024-11-19T21:03:28Z
Новий максимум біткоїна: криптовалюта пробила позначку в $93 700
InternetUA
2024-11-19T20:50:25Z
Угода в $4 млрд на ринку дронів: виробник Switchblade купує оборонну компанію
InternetUA
2024-11-19T20:16:01Z
В Україні стрімко дорожчають яйця: які ціни на ринках
24tv
2024-11-19T20:03:40Z
Кабмін змінює правила, за якими «швидка» везтиме пацієнтів до лікарень
ГЛАВКОМ NET
2024-11-19T23:45:56Z
Інститут травматології та ортопедії отримав сучасне реабілітаційне обладнання
УкраинФорм
2024-11-19T22:33:14Z
Метод 25-7-2: як виконувати це нове ультраефективне кардіотренування на тренажері
24tv
2024-11-19T20:39:36Z
Свіжість і безпека. Як зберегти продукти під час вимкнення світла
Фокус
2024-11-19T20:15:58Z
Що можна підчепити від одягу зі секонд-хенду
24tv
2024-11-19T20:03:08Z
Джефф Безос інвестував 7 мільйонів доларів у розроблення вакцини проти метеоризму в корів
TSN
2024-11-19T19:12:43Z
Про які захворювання можуть розповісти ваші нігті
24tv
2024-11-19T17:48:53Z
«Ситуація жахлива». Ветеран, який залишився без ніг, розповів, що треба змінити в лікарнях
ГЛАВКОМ NET
2024-11-19T17:33:12Z
Зелений чи чорний: який чай більш корисний
24tv
2024-11-19T17:27:42Z
Більшість забуває: чому потрібно чистити фільтр пралки – важливий нюанс
GlavRed
2024-11-20T01:33:23Z
Масло буде свіжим цілий рік: експерт розкрила секрети зберігання продукту
GlavRed
2024-11-20T01:27:02Z
Як знищити бруд на вікнах: фахівці дали цінні поради
24tv
2024-11-19T23:36:19Z
Рецепт ідеального тіста для піци від судді "Мастер Шеф": завжди смачне та мʼяке
Политека
2024-11-19T23:30:19Z
Ніяк не можуть насолодись сновидіннями: які знаки зодіаку рідко висипаються
GlavRed
2024-11-19T23:27:08Z
Цей рецепт вважають подарунком долі: рулет з шинкою та сиром, який не перестають обожнювати
24tv
2024-11-19T22:00:03Z
Пляма від таба-лапки зникне за лічені хвилини: ось як відмити її зі стіни
24tv
2024-11-19T21:51:23Z
Смак буде зводити з розуму: які секрети допоможуть приготувати ідеальні реберця
24tv
2024-11-19T20:39:39Z
5 найкращих подарунків для близьких: вони приносять щастя та неймовірну удачу
24tv
2024-11-19T20:39:30Z
Албанія – Україна: де дивитись заключний матч команди Реброва у Лізі націй
ZN UA
2024-11-19T23:18:38Z
Ліга націй УЄФА. Підсумки групового турніру
УкраинФорм
2024-11-19T23:06:35Z
Гвардіола погодився продовжити контракт із Манчестер Сіті – Орнштейн
Football.ua
2024-11-19T23:05:14Z
Ліга націй: Угорщина вирвала нічию проти Німеччини, повернення Уельсу в еліту, покер Дьокереша вивів Швецію до дивізіону В
Football.ua
2024-11-19T22:13:38Z
Хто був найкращим гравцем збірної України у матчі з Албанією?
Football.ua
2024-11-19T22:06:07Z
"Переміг на всіх змаганнях": Хижняк розповів, чого хоче досягти після перемоги на Олімпіаді
Фокус
2024-11-19T21:51:31Z
Грузія на користь Україні поступилася Чехії та посіла третє місце в Лізі націй
Football.ua
2024-11-19T21:51:18Z
Збірна України обіграла футболістів Албанії у Лізі націй УЄФА
УкраинФорм
2024-11-19T21:40:35Z
Взяли реванш за першу гру: збірна України у напруженому матчі перемогла Албанію
24tv
2024-11-19T21:39:21Z
Що означає "підсокирюватися": лише одиниці можуть правильно пояснити слово
GlavRed
2024-11-20T03:33:43Z
Штрафи від ТЦК для 16-річних: адвокатка пояснила, що треба знати юнакам
Знай
2024-11-20T03:30:45Z
Яке сьогодні свято 20 листопада 2024 року: чому цього дня не можна йти до лісу
GlavRed
2024-11-20T03:06:03Z
Гороскоп Таро на грудень 2024: Козерогам - успіх, Водоліям - прибуток, Рибам - плітки
GlavRed
2024-11-20T02:06:49Z
Рецепт млинців від переможниці "Мастер Шеф": виходить дуже смачно та оригінально
Политека
2024-11-20T02:00:15Z
Влучний постріл: жінок-військових, що збили крилату ракету, нагородили відзнаками Міноборони
Фокус
2024-11-20T01:57:46Z
Вінницька громада передала механізованій бригаді багі та 150 FPV-дронів
УкраинФорм
2024-11-20T01:45:33Z
Складнощі перекладу: як сказати українською «кукушка»
ZN UA
2024-11-20T01:04:03Z
Прокукурікав 90 разів за півтори години: 80-річного британця оштрафували через крики півня
Фокус
2024-11-20T01:00:06Z
На Київщині затримали двох лікарів на хабарі за вплив на посадовців МСЕК
УкраинФорм
2024-11-20T02:21:14Z
За вбивство 10-річної дівчинки у Кривому Розі судитимуть її матір
Украина Криминальная
2024-11-20T01:19:59Z
Волинянина, підозрюваного у сексуальному насильстві щодо 11-річної доньки, взяли під варту
Украина Криминальная
2024-11-20T00:34:45Z
РФ запустила ударні безпілотники: у Києві прогриміли вибухи
GlavRed
2024-11-19T23:27:59Z
За вбивства та жорстоке поводження з цивільними в Бучі судитимуть чотирьох російських окупантів
Украина Криминальная
2024-11-19T23:07:57Z
Правоохоронці Швеції розслідують пошкодження кабелю у Балтійському морі як диверсію
ZN UA
2024-11-19T22:51:11Z
У Києві 11-річний хлопчик випав з вікна багатоповерхівки – деталі трагедії
TSN
2024-11-19T21:33:56Z
У Вінниці суд залишив під вартою підозрюваного у роботі на Росію студента
InternetUA
2024-11-19T20:59:24Z
Потужні вибухи у двох областях: у РФ прильоти після атаки безпілотників
GlavRed
2024-11-19T20:27:41Z
Трамп спостерігав за запуском надважкого космічного корабля компанії Маска
УкраинФорм
2024-11-20T03:16:21Z
Індія оштрафувала WhatsApp на понад $25 млн за порушення політики конфіденційності
InternetUA
2024-11-20T02:01:06Z
Батареї можуть стати гарячішими в рази: сантехнік поділився секретом
GlavRed
2024-11-20T01:27:49Z
США звинуватили BOE у порушенні патентів Samsung
InternetUA
2024-11-20T01:01:50Z
Vivo випустить два нові смартфони: стало відомо, коли з'являться пристрої серії X200
InternetUA
2024-11-20T00:01:21Z
Біля берегів США знайдено рибу «Судного дня»: вона вважається вісником нещасть
ГЛАВКОМ NET
2024-11-19T21:51:10Z
Завтра відбудеться реліз Stalker 2: який ПК потрібен для комфортної гри
Фокус
2024-11-19T21:46:28Z
Сміттяр знайшов ПК на роботі — топова NVIDIA RTX та AMD Threadripper
ITC
2024-11-19T21:27:10Z
У Києво-Могилянській академії заборонили використовувати телеграм
Детектор М
2024-11-19T20:24:02Z
Українці втрачають інтерес до нових автомобілів з бензиновими ДВЗ: які моделі найпопулярніші
ITC
2024-11-19T19:39:47Z
Не зіпсуються та не замерзнуть: де і як правильно зберігати літні шини взимку
GlavRed
2024-11-19T19:27:44Z
Як в Україні з’явився унікальний бронеавтомобіль для перевезення цінностей
AutoCentre
2024-11-19T19:09:05Z
Кількість аварій скорочено на 80%: що означає нова розмітка у вигляді білих кіл
GlavRed
2024-11-19T18:27:10Z
MG планує закріпитися на ринку пікапів
AutoCentre
2024-11-19T17:04:51Z
TWR представив екстравагантний 650-сильний рестомод Supercat
AutoCentre
2024-11-19T17:04:23Z
Старий Suzuki Vitara 90-х перетворили на мініатюрний позашляховий дім на колесах
Фокус
2024-11-19T15:36:13Z
Donkervoort анонсував екстремальний родстер F22 Final Five
AutoCentre
2024-11-19T14:33:55Z
Geely представила недорогий кросовер з яскравим дизайном
AutoCentre
2024-11-19T13:37:21Z