KI und menschliche Wissenschaftler arbeiten zusammen, um neue Krebsmedikamentenkombinationen zu entdecken

Ein „KI -Wissenschaftler“, der in Zusammenarbeit mit menschlichen Wissenschaftlern arbeitet, hat festgestellt, dass Kombinationen von billigen und sicheren Medikamenten – zur Behandlung von Erkrankungen wie hoher Cholesterinspiegel und Alkoholabhängigkeit verwendet werden – auch bei der Behandlung von Krebs wirksam sein könnten, ein vielversprechender neuer Ansatz bei der Entdeckung von Arzneimitteln.

Das von der University of Cambridge geleitete Forschungsteam verwendete das GPT-4-Großsprachmodell (LLM), um verborgene Muster zu identifizieren, die in den Bergen der wissenschaftlichen Literatur vergraben sind, um potenzielle neue Krebsmedikamente zu identifizieren.

Um ihren Ansatz zu testen, veranlassten die Forscher GPT-4, potenzielle neue Arzneimittelkombinationen zu identifizieren, die einen signifikanten Einfluss auf eine Brustkrebszelllinie haben könnten, die üblicherweise in der medizinischen Forschung verwendet wird. Sie wiesen es an, Standard -Krebsmedikamente zu vermeiden, Medikamente zu identifizieren, die Krebszellen angreifen, ohne gesunde Zellen zu schädigen, und Medikamente priorisieren, die erschwinglich und von den Aufsichtsbehörden zugelassen waren.

Die von GPT-4 vorgeschlagenen Arzneimittelkombinationen wurden dann von menschlichen Wissenschaftlern sowohl in Kombination als auch einzeln getestet, um ihre Wirksamkeit gegen Brustkrebszellen zu messen.

Im ersten Test auf Laborbasis funktionierten drei der 12 von GPT-4 vorgeschlagenen Arzneimittelkombinationen besser als aktuelle Brustkrebsmedikamente. Das LLM lernte dann aus diesen Tests und schlug eine weitere vier Kombinationen vor, von denen auch drei vielversprechende Ergebnisse zeigten.

Die Ergebnisse, gemeldet in der Journal of the Royal Society Interfacerepräsentieren die erste Instanz eines Systems mit geschlossenem Kreislauf, bei dem experimentelle Ergebnisse eine LLM leiteten, und LLM-Ausgaben-interpretierte von menschlichen Wissenschaftlern-leiteten weitere Experimente. Die Forscher sagen, dass Tools wie LLMs nicht für Wissenschaftler ersetzt werden, sondern stattdessen AI -Forscher beaufsichtigt werden könnten, mit der Fähigkeit, die Entdeckung in Bereichen wie Krebsforschung zu entstehen, anzupassen und zu beschleunigen.

Oft sind LLMs wie GPT-4-Renditeergebnisse, die nicht wahr sind, als Halluzinationen bekannt. In der wissenschaftlichen Forschung können Halluzinationen jedoch manchmal ein Vorteil sein, wenn sie zu neuen Ideen führen, die es wert sind, getestet zu werden.

„Überwachende LLMs bieten eine skalierbare, fantasievolle Schicht wissenschaftlicher Erforschung und können uns als menschliche Wissenschaftler helfen, neue Wege zu untersuchen, an die wir zuvor noch nicht gedacht hatten“, sagte Professor Ross King vom Department of Chemical Engineering and Biotechnology in Cambridge, der die Forschung leitete. „Dies kann in Bereichen wie der Entdeckung von Arzneimitteln nützlich sein, in denen viele Tausende von Verbindungen durchsucht werden müssen.“

Basierend auf den Eingaben der menschlichen Wissenschaftler wählte GPT-4-Medikamente auf dem Zusammenspiel zwischen biologischem Denken und verborgenen Mustern in der wissenschaftlichen Literatur aus.

Dies ist keine Automatisierung, die Wissenschaftler ersetzt, sondern eine neue Art der Zusammenarbeit. Die KI geleitet von Expertenaufforderungen und experimentellem Feedback und fungierte wie ein unermüdlicher Forschungspartner, der in einem immensen Hypotheseraum navigiert und Ideen vorschlägt, die den Menschen alleine länger dauern würden, um sie zu erreichen. „

Dr. Hector Zenil, Co-Autor des King’s College London

Die Halluzinationen – normalerweise als Mängel angesehen – wurden zu einem Merkmal und erzeugten unkonventionelle Kombinationen, die es wert sind, im Labor zu testen und zu validieren. Die menschlichen Wissenschaftler untersuchten die mechanistischen Gründe, warum der LLM diese Kombinationen überhaupt vorschlug und das System in mehreren Iterationen hin und her fütterte.

Durch die Erforschung von subtilen Synergien und übersehenen Pfaden half GPT-4, sechs vielversprechende Arzneimittelpaare zu identifizieren, die alle durch Laborversuche getestet wurden. Unter den Kombinationen standen Simvastatin (häufig zur Senkung des Cholesterinspiegels verwendet) und Disulfiram (in der Alkoholabhängigkeit eingesetzt) ​​gegen Brustkrebszellen ab. Einige dieser Kombinationen zeigen das Potenzial für weitere Forschungsergebnisse in der therapeutischen Wiedergutmachung.

Diese Medikamente könnten zwar nicht traditionell mit der Krebspflege verbunden sein, aber potenzielle Krebsbehandlungen sein, obwohl sie zunächst umfangreiche klinische Studien durchführen müssten.

„Diese Studie zeigt, wie KI direkt in die iterative Schleife der wissenschaftlichen Entdeckung eingebunden werden kann und die Erzeugung und Validierung der dateninformierten Hypothesen in Echtzeit ermöglicht“, sagte Zenil.

„Die Kapazität von beaufsichtigten LLMs, Hypothesen über Disziplinen hinweg vorzuschlagen, frühere Ergebnisse zu berücksichtigen und die Iterationen über eine neue Grenze in der wissenschaftlichen Forschung zusammenzuarbeiten“, sagte King. „Ein KI -Wissenschaftler ist keine Metapher mehr ohne experimentelle Validierung: Es kann jetzt ein Mitarbeiter im wissenschaftlichen Prozess sein.“

Die Forschung wurde teilweise von der Alice Wallenberg Foundation und dem britischen Ingenieurwesen und des Forschungsrates für Physical Sciences (EPSRC) unterstützt.

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