AI a ľudskí vedci spolupracujú na objavovaní nových kombinácií liekov na rakovinu

AI a ľudskí vedci spolupracujú na objavovaní nových kombinácií liekov na rakovinu

"AI vedec" pracujúci v spolupráci s ľudskými vedcami zistil, že kombinácie lacných a bezpečných liekov - používaných na liečbu stavov, ako je vysoký cholesterol a závislosť od alkoholu - by mohli byť účinné aj pri liečbe rakoviny, čo je sľubný nový prístup k objavovaniu liekov.

Výskumný tím pod vedením University of Cambridge použil model veľkého jazyka GPT-4 (LLM) na identifikáciu skrytých vzorcov pochovaných v horách vedeckej literatúry na identifikáciu potenciálnych nových liekov na rakovinu.

Aby otestovali svoj prístup, výskumníci viedli GPT-4 k identifikácii potenciálnych nových kombinácií liekov, ktoré by mohli mať významný vplyv na bunkovú líniu rakoviny prsníka bežne používanú v lekárskom výskume. Nariadili to, aby sa vyhli štandardným liekom na rakovinu, identifikovali lieky, ktoré napádajú rakovinové bunky bez poškodenia zdravých buniek, a uprednostňovali lieky, ktoré sú cenovo dostupné a schválené regulačnými orgánmi.

Navrhované kombinácie liekov GPT-4 boli potom testované ľudskými vedcami v kombinácii aj jednotlivo, aby sa zmerala ich účinnosť proti bunkám rakoviny prsníka.

V prvom laboratórnom teste tri z 12 navrhovaných kombinácií liekov GPT-4 fungovali lepšie ako súčasné lieky na rakovinu prsníka. LLM sa potom z týchto testov poučila a navrhla ďalšie štyri kombinácie, z ktorých tri tiež ukázali sľubné výsledky.

Výsledky, uvedené vJournal of the Royal Society Interfacepredstavujú prvú inštanciu systému s uzavretou slučkou, v ktorom experimentálne výsledky riadili LLM a výstupy LLM - interpretované ľudskými vedcami - riadili ďalšie experimenty. Vedci tvrdia, že nástroje ako LLM nenahradia vedcov, ale namiesto toho by mohli dohliadať na výskumníkov AI so schopnosťou objaviť sa, prispôsobiť sa a urýchliť objavy v oblastiach, ako je výskum rakoviny.

LLM ako GPT-4 často vracajú výsledky, ktoré nie sú pravdivé, sú známe ako halucinácie. Vo vedeckom výskume však môžu byť halucinácie niekedy výhodou, ak vedú k novým nápadom, ktoré stoja za testovanie.

„Supervisory LLMs poskytujú škálovateľnú, nápaditú vrstvu vedeckého bádania a môžu nám ako ľudským vedcom pomôcť skúmať nové cesty, o ktorých sme predtým neuvažovali,“ povedal profesor Ross King z Katedry chemického inžinierstva a biotechnológie v Cambridge, ktorý viedol výskum. "To môže byť užitočné v oblastiach, ako je objavovanie liekov, kde je potrebné skrínovať tisíce zlúčenín."

Na základe informácií od ľudských vedcov GPT-4 vybral lieky na základe súhry medzi biologickým myslením a skrytými vzormi vo vedeckej literatúre.

Toto nie je automatizácia, ktorá nahrádza vedcov, ale nový spôsob spolupráce. Umelá inteligencia, vedená výzvami odborníkov a experimentálnou spätnou väzbou, pôsobila ako neúnavný výskumný partner, pohybovala sa v obrovskom priestore hypotéz a navrhovala nápady, ktorých dosiahnutie by ľuďom trvalo dlhšie. “

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

Halucinácie – bežne považované za defekty – sa stali charakteristickým znakom a vytvorili nekonvenčné kombinácie, ktoré sa oplatí testovať a overiť v laboratóriu. Ľudskí vedci skúmali mechanické dôvody, prečo LLM navrhol tieto kombinácie v prvom rade, napájajúc systém tam a späť vo viacerých iteráciách.

Skúmaním jemných synergií a prehliadaných ciest pomohol GPT-4 identifikovať šesť sľubných párov liekov, všetky testované prostredníctvom laboratórnych experimentov. Spomedzi kombinácií vynikli proti bunkám rakoviny prsníka simvastatín (bežne používaný na zníženie cholesterolu) a disulfiram (používaný pri závislosti od alkoholu). Niektoré z týchto kombinácií ukazujú potenciál pre ďalší výskum v terapeutickej reparácii.

Tieto lieky, aj keď nie sú tradične spojené s onkologickou starostlivosťou, by mohli byť potenciálnou liečbou rakoviny, hoci by najprv museli vykonať rozsiahle klinické štúdie.

„Táto štúdia ukazuje, ako možno AI integrovať priamo do iteratívnej slučky vedeckého objavovania, čo umožňuje generovanie a overovanie hypotéz založených na údajoch v reálnom čase,“ povedal Zenil.

"Schopnosť kontrolovaných LLM navrhovať hypotézy naprieč disciplínami, zvažovať predchádzajúce zistenia a spolupracovať na iteráciách cez novú hranicu vo vedeckom výskume," povedal King. „Umelá inteligencia už nie je metaforou bez experimentálneho overenia: teraz môže byť spolupracovníkom vo vedeckom procese.“

Výskum čiastočne podporila Nadácia Alice Wallenberg a Rada pre výskum inžinierskych a fyzikálnych vied Spojeného kráľovstva (EPSRC).

Zdroje: