Štyri trendy v Health AI v 2019- 1. časť

Health AI je pravidelná rubrika venovaná technologickým inováciam v oblasti medicíny a life sciences. Partnerom obsahu je firma Cognexa, ktorá vyvíja špecializované softvérové riešenia, založené na technológii tzv. umelej inteligencie, aj pre organizácie v oblasti medicíny a life sciences.

Rok 2019 sa stal rokom, v ktorom nielen pokračovalo zvyšovanie povedomia biomedicíny/ biotech/medtech ako takých na Slovensku, ale celkovo do HEALTH oblasti začala prenikať umelá inteligencia (AI) v oveľa vyššej miere ako roky predtým.

Vo všeobecnosti sa dá povedať, že drvivá väčšina priemyselných sektorov vchádza do 4. Priemyselnej revolúcie (áno, tak často omieľaná Industry 4.0). Medicína je však stále zaseknutá niekde v 3. priemyselnej revolúcii, ktorá začala v roku 1969 zavádzaním elektroniky a počítačov. Samozrejme, umelou inteligenciou tu myslíme jej všetky momentálne dostupné formy. Výborný krátky prehľad o AI ako aj zaujímavé zdroje môžete nájsť napríklad v článku Jána Szöllösa.

Január bude tentoraz výnimočne v týždňových príspevkoch patriť štyrom hlavným trendom AI v HEALTH za rok 2019. Dnes sa pozrieme na prvý z nich.

Vývoj liekov pomocou umelej inteligencie (AI)-  2019 ako rok „proof-of-concept“

Rok 2019 označujú niektorí za rok dôkazu koncepcie, že AI sa dá použiť aj pri výskume a vývoji liekov. Výskum a vývoj liečív je oblasť, v ktorej sa od začiatku generuje veľké množstvo dát. Sú to dáta zo základného výskumu, kde sa zisťuje, ktoré biochemické dráhy a molekuly sú zúčastnené na tom či onom ochorení. Pri tom sa používajú dáta z analýzy vzoriek pacientov, či už genetických analýz, alebo analýz RNA, bielkovín, metabolitov a ich korelácie s príslušným ochorením. Potom sú to dáta z vysokopacitných testov, kde sa zisťuje, ktoré chemické zlúčeniny z veľkých knižníc látok sa najpevnejšie naviažu na zistený cieľ v skúmavke. A nasledujú testy na bunkových kultúrach a na zvieratách.

Testy pokračujú na ľuďoch a pri všetkých týchto testoch je nevyhnutné brať do úvahy, že živý organizmus je nesmierna zložitá sústava, ktorá dostala do vienka určitú sústavu génov, žije v určitom prostredí, stravuje sa určitými potravinami a má určitý životný štýl. Podľa môjho názoru, oblasť vývoja liečív je extrémne zrelá na použitie všetkých foriem AI, aj tej, ktorá zatiaľ nie je- všeobecnej. Dať do súvislosti všetky hore menované faktory a stavy je úloha, ktorú už nedokážeme ľudským mozgom vykonať. Aj keď sú lieky čoraz sofistikovanejšie a cielenejšie, nepomôžu vždy, každému a bez nepriaznivých následkov.

Mnoho vecí je už „tam niekde“ vyslovených, spozorovaných a zapísaných, ale neboli dané do súvisu, pretože nás to zatiaľ nenapadlo alebo to nedokážeme.

Jedna tretina všetkých výdavkov na zdravotnú starostlivosť predstavujú lieky. V dokumente Global Innovation Index 2019 (Creating Healthy Lives—The Future of Medical Innovation), ktorú vydali Cornell University, INSEAD a WIPO, sa hovorí o tom, že AI môže nielen znížiť výdavky na R&D liečív, znížiť mieru zlyhania pri výskume liekov, ale aj vytvoriť lepší a účinnejší liek.

V októbri sme písali, ako AI dizajnuje lieky- firma Insilico Medicine vôbec prvýkrát nielen pomocou GAN (generatívnych) sietí nadizajnovala ale aj do určitého stupňa otestovala molekuly navrhnuté AI, v priebehu  64 dní. Insilico Medicine použila známy cieľ vo vybranom ochorení.

Deep Genomics na to išla z inej stránky- pomocou ich vlastnej platformy na vývoj liekov založenej na AI identifikovala nový cieľ a aj kandidáta na liečivo pre zriedkavú Wilsonovu chorobu. V priebehu 18 mesiacov odhalili v Deep Genomics pôsobenie genetickej mutácie pri danej chorobe, definovali chemické vlastnosti molekuly schopnej zasiahnúť túto mutáciu a identifikovali kandidáta na liečivo. Vedci sa už dve desaťročia snažili rozlúsknuť presný mechanizmus pôsobenia mutácie pri tomto ochorení, teraz sa to konečne podarilo. Použitím firemnej platformy sa nielen významne skrátil čas úvodných výskumných fáz pri vývoji liekov, ale sa dokonca objavili aj ďaľšie mutácie, ktoré môžu v budúcnosti pomôcť vyvinúť veľmi personalizovaný a precízny liek pre každého pacienta.

Firma Exscientia dosiahla míľnik vo výskume a vývoji nových liečív v projekte s GlaxoSmithKline (GSK) pomocou AI platformy Centaur Chemist™. Ich selektívny a účinný „in vivo“ kandidát na liečivo (čo znamená, že už bol testovaný na in vivo systémoch, čiže v zvieracích modeloch) bol objavený po testovaní iba 85 molekúl, čo je významne nižšie číslo ako sú tisíce až desaťtisíce chemikálií z chemických knižníc, ktoré sa bežne testujú najprv v skúmavke a potom, vybrané, v in vivo modeloch. Týchto 85 molekúl bolo nanovo syntetizovaných na základe identifikácie pomocou AI. Liečivo má liečiť chronickú obštrukčnú chorobu pľúc (COPD), na ktorú trpí vyše 300 miliónov ľudí na svete.

V roku 2019 rástol aj záujem investorov o startupy, ktoré majú AI platformy na výskum a vývoj liekov.

Startup Healx používa svoju platformu Healnet, ktorá využíva verejné aj vlastné biomedicínske dáta na identifikáciu liečív na zriedkavé ochorenia. Firma získala v B investičnom kole 56 miliónov dolárov na financovanie aj svojich AI projektov. Zaujímavosťou je, že Healnet prehľadáva už schválené lieky a identifikuje pomocou AI tie, ktoré môžu byť účinné pri rôznych druhoch zriedkavých ochorení. Keďže pri hypotéze vychádzajú úplne od začiatku, darí sa im nachádzať doposiaľ neobjavené súvislosti. Podľa vyjadrenia predstaviteľov firmy má ich platforma 70% úspešnosť v predikcii predklinických výstupov identifikovaných liečív. Dôležitou súčasťou takéhoto druhu firmy (v podstate in silico firmy) je spolupráca s biotech a farmaceutickými firmami, ktoré identifikované lieky ďalej vyvíjajú a testujú na ľuďoch.

Už spomínané Insilico Medicine ako aj Exscientia v roku 2019 tiež získali nové investície na rozvoj svojich AI platforiem. Okrem nich to boli aj ďaľšie firmy- napríklad Insitro, Notable Labs, Standigm, Recursion Pharmaceuticals, a iné.

 

Pre tých, ktorí sa chcú trochu viac systematicky pozrieť na výskum a vývoj liekov, kde všade sa môže AI použiť a ktoré firmy sa tým zaoberajú, odporúčam túto stránku, kde nájdete aj technológie, ktoré sú dôležité pri jednotlivých vývojových fázach a stupňoch. Tieto technológie patria k biotech technológiam a sú kandidátmi na to, aby boli spárované s AI.

A určite neprehliadnite ani „helikoptérový“ pohľad na AI vo výskume liekov.

V príspevku som použila okrem už uvedených zdrojov aj inšpiráciu z tohto článku.