AI terobosan Harvard Medical School, PDGrapher, berjanji untuk merevolusikan penemuan ubat dengan mengenal pasti gabungan gen dan ubat yang memulihkan sel berpenyakit kepada kesihatan, menawarkan harapan untuk keadaan yang sebelumnya tahan terhadap rawatan.
Penyelidik di Sekolah Perubatan Harvard telah membangunkan model kecerdasan buatan perintis, PDGrapher, yang boleh mempercepatkan penemuan ubat dengan ketara dengan menentukan gen dan gabungan ubat yang boleh membalikkan keadaan penyakit dalam sel.
Alat inovatif ini mewakili kemajuan besar berbanding kaedah penemuan ubat tradisional, yang berpotensi membuka kunci rawatan untuk penyakit kompleks yang telah dielakkan oleh saintis selama bertahun-tahun.
"Penemuan ubat tradisional menyerupai merasai beratus-ratus hidangan yang disediakan untuk mencari satu yang kebetulan rasanya sempurna, " kata pengarang kanan Marinka Zitnik, profesor bersekutu informatika bioperubatan di Institut Blavatnik di Sekolah Perubatan Harvard, dalam satu kenyataan berita. "PDGrapher berfungsi seperti tukang masak utama yang memahami apa yang mereka mahukan hidangan itu dan bagaimana untuk menggabungkan bahan-bahan untuk mencapai rasa yang diingini."
Anjakan Paradigma dalam Penemuan Dadah
Tidak seperti pendekatan konvensional yang menguji satu sasaran protein atau ubat pada satu masa, PDGrapher meneliti pelbagai pemacu penyakit untuk mengenal pasti gen yang paling berkemungkinan mengembalikan sel berpenyakit kembali kepada keadaan sihat.
Alat itu, diperincikan dalam kajian diterbitkan hari ini dalam jurnal Nature Biomedical Engineering, boleh mendedahkan sasaran tunggal atau gabungan terbaik untuk rawatan dengan memetakan hubungan biologi yang kompleks.
Bagaimana PDGgrapher Berfungsi
PDGrapher memanfaatkan rangkaian saraf graf untuk menganalisis hubungan rumit antara gen, protein dan laluan isyarat dalam sel.
Dengan mensimulasikan kesan pengubahsuaian komponen selular tertentu, alat ini boleh meramalkan gabungan gen dan ubat yang berkemungkinan besar akan membetulkan disfungsi selular dan memulihkan fungsi yang sihat.
“Daripada menguji setiap resipi yang mungkin, PDGrapher bertanya: 'Campuran bahan manakah yang akan menjadikan hidangan hambar atau terlalu masin ini menjadi hidangan seimbang yang sempurna?'” tambah Zitnik.
Keputusan yang Menjanjikan
Pasukan penyelidik melatih PDGrapher mengenai set data sel berpenyakit, sebelum dan selepas rawatan, membolehkannya mengenal pasti sasaran gen yang mengalihkan sel daripada keadaan berpenyakit kepada keadaan sihat.
Mereka kemudian mengesahkan model menggunakan 19 set data daripada 11 jenis kanser.
Hasilnya sangat menarik: PDgrafer meramalkan sasaran dadah yang diketahui dengan tepat dan juga mengenal pasti calon baharu yang disokong oleh bukti yang muncul.
Satu kejayaan ketara termasuk mengenal pasti KDR (VEGFR2) sebagai sasaran untuk kanser paru-paru bukan sel kecil, sejajar dengan penemuan klinikal.
Selain itu, model itu mencadangkan TOP2A - sasaran kemoterapi - sebagai rawatan untuk tumor tertentu, menyokong kajian praklinikal baru-baru ini.
Secara perbandingan, PDGrapher meletakkan sasaran terapeutik sehingga 35% lebih tinggi dan menyampaikan hasil 25 kali lebih cepat daripada alatan AI yang serupa, menekankan kecekapan dan ketepatannya.
Implikasi Masa Depan
Kejayaan ini secara drastik boleh mengoptimumkan cara ubat baharu dibangunkan dengan memfokuskan pada sasaran yang menjanjikan sejak dari awal lagi. Alat AI sangat menjanjikan untuk menangani penyakit kompleks seperti kanser, di mana tumor sering mengelak daripada rawatan yang menyasarkan satu laluan.
Memandang ke hadapan, para penyelidik membayangkan PDGrapher membantu dalam reka bentuk rawatan individu berdasarkan profil selular pesakit. Selain itu, pandangan model tentang pemacu biologi penyakit boleh merangsang penemuan bioperubatan selanjutnya.
Pasukan itu juga memanjangkan penyelidikan ini kepada penyakit otak, seperti Parkinson dan Alzheimer, dan bekerjasama dengan Pusat XDP di Massachusetts General Hospital untuk meneroka sasaran ubat baharu untuk gangguan neurodegeneratif.
"Matlamat utama kami adalah untuk mencipta peta jalan yang jelas tentang kemungkinan cara untuk membalikkan penyakit di peringkat selular," tambah Zitnik.
sumber: Sekolah Perubatan Harvard