CMB / Getty Images
Vigtigste takeaways
- Ny forskning viser, at forskere har udviklet kunstig intelligens for at finde nye anvendelser af eksisterende medicin, en proces også kendt som lægemiddelgenbrug.
- Omlægning af lægemidler kan reducere den tidsramme, det typisk tager for at få godkendelse af nye lægemidler, samt reducere risikoen forbundet med sikkerhedstest af nye lægemidler.
- Denne proces er allerede blevet brugt til at fremskynde udviklingen af lægemidler relateret til COVID-19.
Ny forskning, der blev offentliggjort i begyndelsen af denne måned af Ohio State University (OSU), viser, at forskere har opnået succes ved hjælp af en maskinlæringsmetode til at afgøre, om visse lægemidler kan genbruges til nye anvendelser. Denne forskerudviklede proces er vigtig fremgang, da den hurtigere kan identificere lægemiddelkandidater, der kan blive genbrugt til behandling af en række sygdomme, ifølge rapporten offentliggjort iNature Machine Intelligenceden 4. januar.
"Dette arbejde viser, hvordan kunstig intelligens (AI) kan bruges til at 'teste' et lægemiddel på en patient og fremskynde hypotesegenerering og potentielt fremskynde et klinisk forsøg," seniorforfatter Ping Zhang, ph.d., en assisterende professor i computer videnskab og teknik og biomedicinsk informatik ved OSU, sagde i en pressemeddelelse. "Men vi vil aldrig erstatte lægen - lægemiddelbeslutninger vil altid blive taget af klinikere."
Genbrug af stoffer er naturligvis ikke nyt. Et eksempel? Botox-injektioner, som først blev godkendt til behandling af krydsede øjne, blev brugt som en migrænebehandling såvel som kosmetisk for at reducere forekomsten af rynker. OSU-undersøgelsen fokuserede på genbrug af lægemidler, der forhindrer hjertesvigt og slagtilfælde hos patienter med koronararteriesygdom, men viste, at rammen kunne anvendes på de fleste sygdomme.
Undersøgelsens anvendelse af kunstig intelligens fremskynder en proces, der allerede var designet til at reducere den tidsramme, det tager at få godkendelse af nye lægemidler, ifølge National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS).
”Mange agenser, der er godkendt til andre anvendelser, er allerede testet hos mennesker, så der findes detaljerede oplysninger om deres farmakologi, formulering og potentielle toksicitet,” bemærker NCATS-webstedet. "Fordi genopbygning bygger på tidligere forsknings- og udviklingsindsats, kunne nye kandidatterapier være klar til kliniske forsøg hurtigt, hvilket fremskynder deres gennemgang af Food and Drug Administration og, hvis de er godkendt, deres integration i sundhedsvæsenet."
Repurposing af stoffer kan også sænke risikoen forbundet med sikkerhedstest af nye lægemidler, ifølge pressemeddelelsen.
Hvad det betyder for dig
I fremtiden kan lægemiddelgenbrug ved hjælp af AI være en hurtigere og mere strømlinet proces. Godkendelse af lægemidler som remdesivir til COVID-19 kan være en hurtigere proces.
Hvordan identificeres stoffer til genbrug?
Inden Zhang og hans medforskere i OSU-studiet dykkede ned i fordelene ved genbrug af lægemidler, hævdede det, at "guldstandarden" i lægemiddeltest stadig er randomiserede kliniske forsøg for at bestemme et lægemiddels effektivitet mod en sygdom.
”[Men] maskinindlæring kan tegne sig for hundreder - eller tusinder - af menneskelige forskelle inden for en stor befolkning, der kan påvirke, hvordan medicin fungerer i kroppen,” bemærker pressemeddelelsen. "Disse faktorer eller sammenblandere, der spænder fra alder, køn og race til sygdommens sværhedsgrad og tilstedeværelsen af andre sygdomme, fungerer som parametre i den dybe læringscomputeralgoritme, som rammen er baseret på."
Proceduren til identifikation af lægemidler til genbrug er, at et laboratorium først udvikler en "analyse", en proces, der gør det muligt at overvåge stoffets effektivitet, fortæller Pek Lum, ph.d., medstifter og administrerende direktør for Auransa, en AI-drevet farmaceutisk virksomhed. Meget godt.
”Et bibliotek med allerede lancerede forbindelser (kan være i titusinder), der kan genbruges, vil blive screenet (testet) for effektivitet ved hjælp af analysen,” forklarer Lum. ”Når et genbrugsmedicin er identificeret gennem en skærm, vil det blive testet yderligere i laboratoriet for effektivitet i den foreslåede anvendelse. I nogle tilfælde, hvis forbindelsen allerede er blevet testet tidligere i kliniske forsøg med en acceptabel sikkerhedsprofil for en lignende indikation eller i tilfælde af nødsituationer som pandemien, kan den gå direkte i kliniske forsøg uden behov for at vise præklinisk dyr sikkerhed igen. ”
Mens de genbrugte lægemidler stadig skal gennem kliniske forsøg for at vise effektivitet i den nye anvendelse, siger Lum, at lægemiddelgenbrug er en meget nyttig måde at starte et lægemiddelprogram på, da det kan kortlægge mange trin, der er nødvendige eller i det mindste , man skal være i stand til at lære om det genbrugte lægemiddel gennem tidligere genererede data. "
Genoptagelse af COVID-19
Hvis du spekulerer på, om lægemiddelforbrug kan bruges til at fremskynde processen med at forebygge og behandle COVID-19, er svaret ja - og det har det allerede gjort.
”Indsatsen for at identificere allerede lancerede lægemidler, der kan genbruges til COVID-19, startede tidligt i pandemien,” siger Lum. ”Labs begyndte at teste allerede kendte antivirale lægemidler mod COVID-19 [ved hjælp af screeningsprocessen] nævnt ovenfor. For eksempel blev remdesivir testet og vist sig at være effektiv i COVID-19 relevante analyser og forsøg til at teste det blev meget hurtigt sat i gang. ”
Stephen T.C. Wong, ph.d., professor i datalogi, systemmedicin og bioteknologi i onkologi ved Houston Methodist Research Institute, er enig og tilføjede, at Remdesivir er et lægemiddel, der oprindeligt var designet til at bekæmpe ebola.
”Dette eksempel involverer ikke nogen sofistikeret AI-analyse på grund af nødsituationen i COVID-19-situationer, der kræves hurtige, øjeblikkelige handlinger, men det følger stadig de fire trin i lægemiddelpositionering,” fortæller Wong Verywell.
Hvordan hjælper AI?
Wong påpeger, at AI dækker meget større søgerum for lægemiddelkandidater end individuelle forskere eller klinikere.
”På makroniveau kan AI hjælpe med at identificere den rigtige timing og dosis til effektiv indgivelse af et genbrugsmedicin,” siger han. "For eksempel kan AI ved minedrift af elektroniske medicinske journaler identificere 'signaturen' for dårlige resultater langs tidslinjen for hospitalsindlæggelse og styre fordelingen af ressourcer (f.eks. Ventilatorer) og tidspunktet for anvendelse af forskellige lægemidler."
På mikroniveau kan "AI hjælpe med at forstå de biomolekyler, der er involveret i sygdomsårsag og behandling, hvilket skaber bedre match mellem omplacerede lægemidler og målproteiner og identificerer potentielle bivirkninger," siger Wong.
Samlet set er kernen i AI, siger Wong, at den kan feje et søgerum af lægemiddelkandidater ud over menneskelig kapacitet samt "analysere og kvantificere" data, der kan føre til bedre beslutningstagning og lægemiddelpositionering for at forbedre menneskers sundhed.
.jpg)
