AI a lidští vědci spolupracují na objevu nových kombinací léků na rakovinu

AI a lidští vědci spolupracují na objevu nových kombinací léků na rakovinu

"AI vědec" pracující ve spolupráci s lidskými vědci zjistil, že kombinace levných a bezpečných léků - používaných k léčbě stavů, jako je vysoký cholesterol a závislost na alkoholu - by mohly být také účinné při léčbě rakoviny, což je slibný nový přístup k objevování léků.

Výzkumný tým vedený univerzitou v Cambridge použil model velkého jazyka GPT-4 (LLM) k identifikaci skrytých vzorců pohřbených v horách vědecké literatury k identifikaci potenciálních nových léků na rakovinu.

Aby vědci otestovali svůj přístup, vedli GPT-4 k identifikaci potenciálních nových kombinací léků, které by mohly mít významný dopad na buněčnou linii rakoviny prsu běžně používanou v lékařském výzkumu. Nařídili to, aby se vyhnuli standardním lékům na rakovinu, identifikovali léky, které napadají rakovinné buňky, aniž by poškodily zdravé buňky, a upřednostňovaly léky, které jsou dostupné a schválené regulačními orgány.

Navrhované kombinace léků GPT-4 byly poté testovány lidskými vědci jak v kombinaci, tak jednotlivě, aby se změřila jejich účinnost proti buňkám rakoviny prsu.

V prvním laboratorním testu fungovaly tři z 12 navrhovaných kombinací léků GPT-4 lépe než současné léky na rakovinu prsu. LLM se poté z těchto testů poučila a navrhla další čtyři kombinace, z nichž tři rovněž vykazovaly slibné výsledky.

Výsledky, uvedené vJournal of the Royal Society Interfacepředstavují první příklad systému s uzavřenou smyčkou, ve kterém experimentální výsledky vedly LLM a výstupy LLM – interpretované lidskými vědci – řídily další experimenty. Výzkumníci říkají, že nástroje jako LLM nenahradí vědce, ale mohly by místo toho dohlížet na výzkumníky AI se schopností objevit se, přizpůsobit se a urychlit objevy v oblastech, jako je výzkum rakoviny.

LLM jako GPT-4 často vrací výsledky, které nejsou pravdivé, jsou známé jako halucinace. Ve vědeckém výzkumu však mohou být halucinace někdy výhodou, pokud vedou k novým nápadům, které stojí za to vyzkoušet.

„Supervisory LLM poskytují škálovatelnou, imaginativní vrstvu vědeckého zkoumání a mohou nám jako lidským vědcům pomoci zkoumat nové cesty, o kterých jsme dříve neuvažovali,“ řekl profesor Ross King z katedry chemického inženýrství a biotechnologie v Cambridge, který výzkum vedl. "To může být užitečné v oblastech, jako je objevování léků, kde je třeba prověřit mnoho tisíc sloučenin."

Na základě informací od lidských vědců GPT-4 vybrala léky na základě souhry mezi biologickým myšlením a skrytými vzory ve vědecké literatuře.

Nejedná se o automatizaci nahrazující vědce, ale o nový způsob spolupráce. Umělá inteligence, vedená odbornými výzvami a experimentální zpětnou vazbou, se chovala jako neúnavný výzkumný partner, procházela obrovským prostorem hypotéz a navrhovala nápady, jejichž dosažení by lidem trvalo déle. “

Dr. Hector Zenil, spoluautor z King's College London

Halucinace – běžně považované za vady – se staly rysem a vytvořily nekonvenční kombinace, které stojí za to vyzkoušet a ověřit v laboratoři. Lidští vědci zkoumali mechanické důvody, proč LLM navrhla tyto kombinace na prvním místě, přičemž systém napájel tam a zpět v několika iteracích.

Prozkoumáním jemných synergií a přehlížených cest pomohl GPT-4 identifikovat šest slibných lékových párů, všechny testované prostřednictvím laboratorních experimentů. Mezi kombinacemi vynikly proti buňkám rakoviny prsu simvastatin (běžně používaný ke snížení cholesterolu) a disulfiram (používaný při závislosti na alkoholu). Některé z těchto kombinací ukazují potenciál pro další výzkum v oblasti terapeutické reparace.

Tyto léky, i když nejsou tradičně spojovány s péčí o rakovinu, by mohly být potenciální léčbou rakoviny, ačkoli by nejprve musely provést rozsáhlé klinické studie.

„Tato studie ukazuje, jak lze umělou inteligenci integrovat přímo do iterativní smyčky vědeckého objevování, což umožňuje generování a ověřování hypotéz založených na datech v reálném čase,“ řekl Zenil.

„Schopnost kontrolovaných LLM navrhovat hypotézy napříč obory, zvažovat předchozí zjištění a spolupracovat na iteracích přes novou hranici vědeckého výzkumu,“ řekl King. "Umělý vědec již není metaforou bez experimentálního ověření: nyní může být spolupracovníkem vědeckého procesu."

Výzkum byl částečně podporován nadací Alice Wallenberg Foundation a britskou Radou pro výzkum inženýrství a fyzikálních věd (EPSRC).

Zdroje: