Це четверта частина шестиетапної серії, що досліджує, як штучний інтелект (ШІ) змінює медичні дослідження та лікування.
На відеозв’язку Алекс Жаворонков тримає в руках маленьку зеленої форми таблетку у формі діаманту.
Цей препарат було розроблено його компанією для лікування рідкісного прогресуючого захворювання легень, причина і лікування якого досі не відомі.
Новий лікарський засіб ще не було схвалено, але в малих клінічних дослідженнях він продемонстрував вражаючу ефективність у лікуванні ідіопатичної легеневої фіброзу (ІЛФ).
Це один із нових препаратів, для розробки якого ШІ зіграв ключову роль.
«Ми не можемо стверджувати, що ми маємо першу молекулу, яку винайшла і спроектувала AI та яка була схвалена», – говорить доктор Жаворонков, співзасновник і CEO стартапу Insilico Medicine. «Але ми, можливо, є найсильнішими на цьому шляху».
Нова ера у медицині
Ласкаво просимо до грандіозної гонки препаратів на основі AI, де безліч компаній використовує потужність ШІ для виконання традиційної роботи медичних хіміків.
До нових учасників можна віднести Alphabet, материнську компанію Google, яка запустила британську компанію з відкриття лікарських засобів Isomorphic Labs наприкінці 2021 року.
Її CEO, Деміс Хассабіс, цього року отримав Нобелівську премію з хімії за AI-модель, яка, як очікується, буде корисною для дизайну лікарських засобів.
Використання ШІ для відкриття лікарських засобів може суттєво вплинути на пацієнтів, каже Кріс Майєр з Boston Consulting Group (BCG).
Процес виведення нового препарату на ринок займає в середньому від 10 до 15 років і коштує понад 2 мільярди доларів. Це також ризиковано: приблизно 90% лікарських засобів, які проходять клінічні випробування, зазнають невдачі. Сподіваються, що використання ШІ на етапі відкриття лікарських засобів зможе скоротити час і витрати, а також забезпечити більшу ймовірність успіху.
На думку Шарлотти Дін, професора структурної біоінформатики в Оксфордському університеті, зараз починається нова ера, де ШІ займає центральне місце в процесі відкриття лікарських засобів.
Інновації у відкритті ліків
Не варто очікувати, що число фармацевтичних вчених зменшиться, стверджують експерти – справжні заощадження будуть у тому, якщо кількість невдач зменшиться. Це означає партнерство з ШІ.
Недавній аналіз BCG показав, що принаймні 75 «молекул, виявлених за допомогою ШІ», увійшли в клінічні випробування, і очікується, що їх буде ще більше.
«Те, що вони зараз регулярно проходять клінічні випробування, є значним досягненням», – говорить доктор Майєр. Наступний крок – «навіть більше досягнення» – це коли вони почнуть виходити з іншого кінця.»
Однак професор Дін зауважує, що наразі немає чіткої дефініції, що вважається «ліками, виявленими за допомогою ШІ», і в усіх прикладах до цього часу все ще було багато людських зусиль.
Ключові етапи в процесі відкриття лікарських засобів
Є два етапи в процесі відкриття препаратів, де ШІ застосовується найактивніше, пояснює доктор Майєр.
Перший етап – це визначення на молекулярному рівні терапевтичної мішені, на яку повинен діяти препарат. Якщо традиційні вчені тестують потенційні мішені в лабораторії експериментально, то ШІ може бути навченим знаходити зв’язки між молекулярною біологією та захворюваннями, використовуючи великі бази даних.
Другий, більш поширений етап – проектування препарату, який повинен виправити мішень. Це застосовує генеративний ШІ для створення молекул, які можуть зв’язуватися з мішенню, замінюючи дорогий ручний процес хіміків.
Insilico Medicine, заснована в 2014 році та отримавши більше 425 мільйонів доларів США інвестицій, використовує ШІ на обох етапах, а також для передбачення ймовірності успіху в клінічних випробуваннях.
На сьогодні компанія має шість молекул у клінічних випробуваннях, включаючи ті, які мають лікувати ІЛФ, для яких планується наступний етап випробувань.
Чотири молекули отримали дозвіл на вступ до випробувань, а майже 30 інших демонструють обнадійливі результати.
Всі вони були «виявлені з нуля за допомогою генеративного ШІ», говорить доктор Жаворонков. «Наші системи працюють, поки не знайдуть ідеальний препарат, що відповідає всім нашим критеріям».
Нова молекула для лікування ІЛФ була спроектована програмним забезпеченням генеративного ШІ компанії після визначення мети – інгібування білка під назвою TNIK, який раніше ніколи не був націлений на лікування ІЛФ, але був запропонований іншою системою ШІ як найімовірніший регулятор цього захворювання.
Системи запропоновані потім були синтезовані і протестовані.
Процес відкриття був значно швидшим і ефективнішим, ніж стандартні галузеві показники, зазначає доктор Жаворонков.
Це зайняло 18 місяців і потребувало синтезу та випробування 79 молекул, тоді як зазвичай цей процес триває близько чотирьох років і передбачає принаймні 500 молекул для синтезу.
Виклики у новій епосі
Невелика кількість даних, з яких ШІ може навчатися, залишається найбільшим викликом для галузі в цілому, кажуть експерти. Це стосується як визначення мішень, так і дизайну молекул та може потенційно приносити упередженість.
Компанія Recursion Pharmaceuticals з США заявляє, що її підходи пом’якшують проблеми обмежених даних.
За допомогою автоматизованих експериментів вона генерує величезну кількість даних, які стосуються всього набору молекул, що складають людське тіло. Вона потім навчає інструменти ШІ для розуміння цих даних і знаходження несподіваних зв’язків.
Для цього року компанія встановила, що вона володіє найшвидшим суперкомп’ютером, що належить і експлуатується будь-якою фармацевтичною компанією.
Під час роботи з AI, молекула, розроблена компанією для лікування як лімфоми, так і солідних пухлин, наразі проходить тестування на пацієнтах з раком на ранніх етапах клінічних випробувань.
Її було розроблено після того, як ШІ виявив новий спосіб націлення на ген, який вважається важливим у розвитку цих захворювань.
Співзасновник та CEO Recursion, Кріс Гібсон, каже, що найважливішим у цій сфері є те, що ні Recursion, ні інші компанії ще не довели: що ці молекули, виявлені за допомогою ШІ, можуть успішно пройти клінічні випробування і з часом забезпечують вищу ймовірність успіху в порівнянні з традиційними методами.
Коли це станеться, говорить доктор Гібсон, «всім буде очевидно, що це – правильний шлях».
