AI și oamenii de știință lucrează împreună pentru a descoperi noi combinații de medicamente pentru cancer

AI și oamenii de știință lucrează împreună pentru a descoperi noi combinații de medicamente pentru cancer

Un „om de știință AI” care lucrează în colaborare cu oameni de știință a descoperit că combinații de medicamente ieftine și sigure - utilizate pentru a trata afecțiuni precum colesterolul ridicat și dependența de alcool - ar putea fi, de asemenea, eficiente în tratarea cancerului, o nouă abordare promițătoare a descoperirii medicamentelor.

Echipa de cercetare condusă de Universitatea din Cambridge a folosit modelul de limbaj mare (LLM) GPT-4 pentru a identifica modele ascunse îngropate în munții literaturii științifice pentru a identifica potențiale noi medicamente pentru cancer.

Pentru a-și testa abordarea, cercetătorii au condus GPT-4 să identifice potențiale noi combinații de medicamente care ar putea avea un impact semnificativ asupra unei linii celulare de cancer de sân utilizate în mod obișnuit în cercetarea medicală. Ei au direcționat-o să evite medicamentele standard pentru cancer, să identifice medicamentele care atacă celulele canceroase fără a dăuna celulelor sănătoase și să acorde prioritate medicamentelor care erau accesibile și aprobate de autoritățile de reglementare.

Combinațiile de medicamente propuse de GPT-4 au fost apoi testate de oamenii de știință umani atât în ​​combinație, cât și individual pentru a măsura eficacitatea acestora împotriva celulelor canceroase de sân.

În primul test de laborator, trei dintre cele 12 combinații de medicamente propuse de GPT-4 au funcționat mai bine decât medicamentele actuale pentru cancerul de sân. Apoi, LLM a învățat din aceste teste și a propus alte patru combinații, dintre care trei au arătat și rezultate promițătoare.

Rezultatele, raportate înJournal of the Royal Society Interfacereprezintă prima instanță a unui sistem în buclă închisă în care rezultatele experimentale au ghidat un LLM, iar rezultatele LLM-interpretate de oamenii de știință umani-au ghidat experimente ulterioare. Cercetătorii spun că instrumente precum LLM-urile nu vor înlocui oamenii de știință, ci ar putea, în schimb, să supravegheze cercetătorii AI, cu capacitatea de a apărea, de a se adapta și de a accelera descoperirea în domenii precum cercetarea cancerului.

Adesea, LLM-urile precum GPT-4 returnează rezultate care nu sunt adevărate sunt cunoscute ca halucinații. Cu toate acestea, în cercetarea științifică, halucinațiile pot fi uneori un avantaj dacă conduc la idei noi care merită testate.

„LLM-urile de supraveghere oferă un strat scalabil, imaginativ de explorare științifică și ne pot ajuta, în calitate de oameni de știință, să investigăm noi căi la care nu ne-am gândit anterior”, a spus profesorul Ross King de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biotehnologie de la Cambridge, care a condus cercetarea. „Acest lucru poate fi util în domenii precum descoperirea de medicamente, unde multe mii de compuși trebuie să fie analizați.”

Pe baza contribuțiilor oamenilor de știință, GPT-4 a selectat medicamente pe baza interacțiunii dintre gândirea biologică și tiparele ascunse din literatura științifică.

Aceasta nu este automatizarea care înlocuiește oamenii de știință, ci o nouă modalitate de colaborare. Ghidat de recomandările experților și feedback-ul experimental, AI a acționat ca un partener de cercetare neobosit, navigând într-un spațiu imens de ipoteze și sugerând idei care le-ar lua oamenilor mai mult timp pentru a le realiza pe cont propriu. „

Dr. Hector Zenil, coautor de la King's College London

Halucinațiile – considerate în mod normal defecte – au devenit o caracteristică, creând combinații neconvenționale care merită testate și validate în laborator. Oamenii de știință au examinat motivele mecaniciste pentru care LLM a sugerat aceste combinații în primul rând, alimentând sistemul înainte și înapoi în mai multe iterații.

Prin explorarea sinergiilor subtile și a căilor trecute cu vederea, GPT-4 a ajutat la identificarea a șase perechi de medicamente promițătoare, toate testate prin experimente de laborator. Dintre combinații, simvastatina (utilizată în mod obișnuit pentru scăderea colesterolului) și disulfiram (utilizată în dependența de alcool) s-au remarcat împotriva celulelor canceroase de sân. Unele dintre aceste combinații arată potențialul pentru cercetări ulterioare în repararea terapeutică.

Aceste medicamente, deși nu sunt asociate în mod tradițional cu îngrijirea cancerului, ar putea fi tratamente potențiale pentru cancer, deși ar trebui mai întâi să efectueze studii clinice la scară largă.

„Acest studiu arată cum AI poate fi integrată direct în bucla iterativă a descoperirilor științifice, permițând generarea și validarea ipotezelor bazate pe date în timp real”, a spus Zenil.

„Capacitatea LLM-urilor supravegheate de a propune ipoteze în diferite discipline, de a lua în considerare descoperirile anterioare și de a colabora la iterații de-a lungul unei noi frontiere în cercetarea științifică”, a spus King. „Un om de știință AI nu mai este o metaforă fără validare experimentală: poate fi acum un colaborator în procesul științific.”

Cercetarea a fost susținută parțial de Fundația Alice Wallenberg și Consiliul de Cercetare în Inginerie și Științe Fizice din Marea Britanie (EPSRC).

Surse: