Будущее за биомедициной – помощь искусственного интеллекта

С каждым днем искусственный интеллект (ИИ) все больше и больше помогает человечеству. В прошлой
статье мы рассказывали, как он может помочь в работе с живой клеткой, теперь более углубимся в медицину. Как ИИ приносит пользу там?

Борьба с раком

Геном человека – это относительно неизменная последовательность аминокислот, не считая возможных мутаций в генах, но при этом он не зависит от состояния клеток, воздействия различных факторов. Остальные «омы» подвержены этому влиянию.

Раком считают карциномы из эпителиальной ткани. Но в разных тканях они могут выглядеть по-разному как раз таки из-за существования протеомов, транскриптомов, интерактомов и метаболомов. Соответственно, рак в печени и рак в предстательной железе на этих уровнях неодинаковы, поэтому кому-то стандартное противораковое лечение помогает, а кому-то – нет. Именно поэтому медицина становится персонализированной и прецизионной: лечат не болезнь, а определенного человека с учетом информации генов и состояния белков в них на данный момент заболевания.

Одним из примеров таких проектов является стартап Oncobox
от фонда «Сколково». При лечении раковых опухолей используется более 150 препаратов для таргетной терапии. Каждое такое лекарственное средство действует избирательно на раковую клетку, поэтому для разных пациентов подбираются разные препараты. Проект Oncobox проводит специальное диагностическое исследование, чтобы максимально верно определить таргетный препарат.

Результат достигается за счет последовательности действий:

1.     Сначала проводится секвенирование биоматериала (раковой опухоли) – для этого проводится пункция или удаление новообразования. По окончании этой процедуры можно получают данные о более чем 22000 кодируемых белков и мутациях в них, которые могут вызвать рак у пациента.

2.     Затем определяют число мутаций и активность генов РНК (анализ транскриптома). Это дает отличить экспрессию генов в нормальной функционирующих клетках и клетках, пораженных опухолью: активные, подавленные гены и гены-мишени для использования таргетного лечения.

3.     После этого проводится анализ интерактома – для опухоли определяются как изменились пути взаимодействия молекул в клетке и как на нее могут воздействовать препараты для лечения рака.

4.     В завершении – на основании проведенных анализов – выстраивается рейтинг противоопухолевых препаратов по их эффективности.

Для врачей интересны первые 10 позиций в списке. Но поскольку это не совсем стандартный подход, то здесь могут быть как стандартные препараты для лечения опухоли, так и те, что мы не ожидаем увидеть. Например, у пациента обнаружен рак простаты, а машина ему советует препарат от рака щитовидной железы.

В этом заключается сложность: сторонники медицины прошлых лет не могут довериться ИИ. Это не только вопрос доверия, но также он несет за собой юридические тяжбы в случае, если наступает смерть пациента. Но даже несмотря на это, врачи обращаются за помощью к искусственному интеллекту, используя полученные данные как второе мнение.

Погоня за «вечной молодостью»

Ученые уже давно изучают процессы старения и пытаются найти рецепт «вечной молодости». Здесь, конечно же, не обходится без помощи искусственного интеллекта.

Стартапы Insilico Medicine и Deep Longevity в своей основе используют методы глубокого обучения, которые направлены на поиск биомаркеров. Они нужны для того, чтобы по этим показателям определить возраст человека. Полученные показатели собирают в группу – это называется «часами» (Deep Aging Clocks или DAC).

Как показывает практика, эти «часы» могут быть совсем разными: по анализам крови или активности мозга, по психологическим/генетическим/эпигенетическим данным и др. Более 15 таких DAC
было обнаружена в ходе работы стартапа Deep Longevity. При изучении ткани скелетных мышц учёные выявили, что в старении важная роль
отводится генам, отвечающим за обмен кальция в клетках.

Искусственный интеллект изучает базы фармакологических данных, благодаря которым производится анализ эффективности препарата «от старения». Помимо этого, можно узнать, какие из используемых препаратов, не имеющих ранее антивозрастного действия, на самом деле
обладают таким эффектом.

ИИ осуществляет действительно мощные прорывы в области молекулярной биологии и медицины. Осталось лишь научиться доверять этим открытиям и рационально использовать полученные данные, ведь это колоссальная помощь человечеству.

0