CMB / Getty Images
Viktige takeaways
- Ny forskning viser at forskere har utviklet kunstig intelligens for å finne nye bruksområder for eksisterende medisiner, en prosess også kjent som legemiddelforbruk.
- Repurposing av legemidler kan redusere tidsrammen det vanligvis tar for å få godkjenning for nye medisiner, samt redusere risikoen forbundet med sikkerhetstesting av nye medisiner.
- Denne prosessen har allerede blitt brukt for å fremskynde utviklingen av medisiner relatert til COVID-19.
Ny forskning publisert tidlig på måneden av Ohio State University (OSU) viser at forskere har oppnådd suksess ved å bruke en maskinlæringsmetode for å avgjøre om visse legemidler kan brukes til ny bruk eller ikke. Denne forskerutviklede prosessen er viktig fremgang, gitt at den raskere kan identifisere legemiddelkandidater som kan brukes til å behandle en rekke sykdommer, ifølge rapporten publisert iNature Machine Intelligence4. januar.
"Dette arbeidet viser hvordan kunstig intelligens (AI) kan brukes til å" teste "et medikament på en pasient, og øke hastigheten på hypotesegenerering og potensielt øke en klinisk prøve," senior studieforfatter Ping Zhang, PhD, en assisterende professor i datamaskin vitenskap og ingeniørfag og biomedisinsk informatikk ved OSU, sa i en pressemelding. "Men vi vil aldri erstatte legen - legemiddelbeslutninger vil alltid tas av klinikere."
Repurposing av narkotika er selvfølgelig ikke nytt. Ett eksempel? Botox-injeksjoner, som først ble godkjent for å behandle kryssede øyne, ble brukt som migrene så vel som kosmetisk for å redusere utseendet på rynker. OSU-studien fokuserte på gjenbruk av medisiner som forhindrer hjertesvikt og hjerneslag hos pasienter med kranspulsår, men viste at rammeverket kunne brukes på de fleste sykdommer.
Studiens bruk av kunstig intelligens fremskynder en prosess som allerede var designet for å redusere tidsrammen det tar å få godkjenning av nye medisiner, ifølge National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS).
"Mange stoffer som er godkjent for annen bruk er allerede testet på mennesker, så detaljert informasjon er tilgjengelig om farmakologi, formulering og potensiell toksisitet," bemerker NCATS-nettstedet. "Fordi ombygging bygger på tidligere forsknings- og utviklingsarbeid, kan nye kandidatterapier være klare for kliniske studier raskt, og påskynde vurderingen av Food and Drug Administration og, hvis godkjent, integrasjonen i helsevesenet."
Repurposing av legemidler kan også redusere risikoen forbundet med sikkerhetstesting av nye medisiner, ifølge pressemeldingen.
Hva dette betyr for deg
I fremtiden, med hjelp av AI, kan legemiddelanvendelse være en raskere og mer strømlinjeformet prosess. Godkjenning av medisiner som remdesivir for COVID-19 kan være en raskere prosess.
Hvordan identifiseres stoffer for gjenbruk?
Før du dykket inn i fordelene ved legemiddelanvendelse, hevdet Zhang og hans medforskere i OSU-studien at "gullstandarden" i legemiddeltesting fortsatt er randomiserte kliniske studier for å bestemme effektiviteten av et legemiddel mot en sykdom.
"[Men] maskinlæring kan utgjøre hundrevis - eller tusenvis - av menneskelige forskjeller i en stor befolkning som kan påvirke hvordan medisin fungerer i kroppen," bemerker pressemeldingen. "Disse faktorene, eller forvirringene, som spenner fra alder, kjønn og rase til sykdommens alvorlighetsgrad og tilstedeværelsen av andre sykdommer, fungerer som parametre i den dype læringsdatalgoritmen som rammeverket er basert på."
Fremgangsmåten for å identifisere medisiner for repurposing innebærer at et laboratorium først utvikler en "analyse", en prosess som gjør det mulig å overvåke stoffets effektivitet, forteller Pek Lum, PhD, medstifter og administrerende direktør i Auransa, et AI-drevet farmasøytisk selskap. Veldig bra.
"Et bibliotek med allerede lanserte forbindelser (kan være i titusenvis) som kan gjenbrukes, vil bli screenet (testet) for effektivitet ved hjelp av analysen," forklarer Lum. “Når et repurposed medikament er identifisert gjennom en skjerm, vil det bli testet videre i laboratoriet for effektivitet i den foreslåtte bruken. I noen tilfeller, hvis forbindelsen allerede er testet tidligere i kliniske studier med en akseptabel sikkerhetsprofil for en lignende indikasjon, eller i tilfelle kriser som pandemi, kan den gå rett inn i kliniske studier uten behov for å vise preklinisk dyr. sikkerhet igjen. ”
Mens repurposed medisiner fortsatt vil være nødt til gjennom kliniske studier for å vise effektivitet i den nye bruken, sier Lum repurposing av legemidler er en veldig nyttig måte å starte et legemiddelprogram på "da det kan kutte kort gjennom mange trinn som er nødvendige eller i det minste , bør man kunne lære om legemidlet som brukes på nytt gjennom tidligere genererte data. "
Repurposing for COVID-19
Hvis du lurer på om bruk av legemidler kan brukes til å øke prosessen med å forebygge og behandle COVID-19, er svaret ja - og det har det allerede gjort.
"Arbeidet med å identifisere allerede lanserte medisiner som kan brukes på nytt for COVID-19 startet tidlig i pandemien," sier Lum. “Labs begynte å teste allerede kjente antivirale legemidler mot COVID-19 [ved hjelp av screeningprosessen] nevnt ovenfor. For eksempel ble remdesivir testet og vist seg å være effektiv i COVID-19 relevante analyser og studier for å teste det ble raskt satt i gang. ”
Stephen T.C. Wong, PhD, professor i informatikk, systemmedisin og bioteknologi i onkologi ved Houston Methodist Research Institute, er enig og la til at Remdesivir er et medikament som opprinnelig ble designet for å bekjempe ebola.
"Dette eksemplet involverer ikke noen sofistikerte AI-analyser på grunn av krisesituasjonen i COVID-19-situasjonene som krevde raske, umiddelbare handlinger, men det følger fortsatt de fire trinnene i omlegging av legemidler," forteller Wong til Verywell.
Hvordan hjelper AI?
Wong påpeker at AI dekker mye større medikamentkandidat som søker etter rom enn individuelle forskere eller klinikere.
"På makronivå kan AI bidra til å identifisere riktig tidspunkt og dosering for administrering av et repurposed medikament effektivt," sier han. "For eksempel, gjennom utvinning av elektroniske medisinske journaler, kan AI identifisere" signaturen "for dårlige resultater langs tidslinjen for sykehusinnleggelse og lede fordelingen av ressurser (f.eks. Ventilatorer) og tidspunktet for bruk av forskjellige terapier."
På mikronivå kan "AI hjelpe med å forstå biomolekylene som er involvert i sykdomsårsak og behandling, noe som gir bedre samsvar mellom reposisjonerte medisiner og målproteiner, og identifiserer potensielle bivirkninger," sier Wong.
Samlet sett er kjernen i AI, sier Wong, at den kan feie et søkerom av legemiddelkandidater utover menneskelig evne, samt å "analysere og kvantifisere" data som kan føre til bedre beslutningstaking og legemiddelposisjonering for å forbedre menneskers helse.
