ИИ предложил кандидатов в лекарства для рака печени и фиброза легких

Команда ученых из Мичиганского государственного университета (MSU) разработала ИИ-платформу GPS, которая предсказывает влияние химических соединений на экспрессию генов, опираясь исключительно на структуру молекулы. С ее помощью исследователи нашли перспективные соединения-кандидаты сразу для двух тяжелых диагнозов: гепатоцеллюлярной карциномы — третьей по смертности формы рака в мире — и идиопатического легочного фиброза (ИЛФ), хронического заболевания легких с медианой выживаемости три года после постановки диагноза. Результаты опубликованы в журнале Cell.

GPS расшифровывается как Gene expression profile Predictor on chemical Structures. Схема обучили на миллионах экспериментальных измерений — по существу, она решает задачу классификации: повысит или понизит данное соединение активность конкретного гена. "Биологические данные редко бывают чистыми, — объясняет один из авторов Цзяюй Чжоу. — Наш решение помогает модели отделять сильные сигналы от слабых и учиться на данных, не сбиваясь из-за шума". Ключевая особенность — платформа работает с формулой молекулы напрямую, без предварительных лабораторных экспериментов с конкретным соединением.

Найденные соединения проверили в реальных условиях. Для рака печени два новых вещества уменьшили размер опухоли у мышей. Для ИЛФ команда обнаружила одно перепрофилированное лекарство и два новых соединения, причем их тестировали не только на мышах, но и на образцах человеческой легочной ткани — их предоставила приложение трансплантации легких Corewell Health, крупнейшая в Мичигане. "Мы знаем, что эту болезнь сложно победить — за 20 лет было столько неудач с новыми препаратами, — говорит один из старших авторов исследования Сяопэн Ли. — ИИ-компонент позволил нам подойти к проблеме иначе, более системно".

В работе приняли участие более 20 исследователей из MSU, Стэнфордского университета и Мичиганского университета. Эдмунд Эллсворт, директор Центра медицинской химии MSU, подчёркивает, что от найденных соединений до готовых препаратов — долгий путь: потребуется оптимизация молекул и цельный цикл клинических испытаний. "Создание лекарств — командный вид спорта, и он не для слабонервных", — отмечает он.

Команда открыла код для исследователей, которые могут применять GPS для виртуального скрининга соединений. "Эта система уже доказала свою работоспособность на двух совершенно разных заболеваниях, — сообщает Сяопэн Ли. — Значит, она применима и к другим — нужно просто раскрыть потенциал". Исследование поддержано Национальными институтами здравоохранения (NIH) и Национальным научным фондом (NSF) США.

P.S. Поддержать меня можно подпиской на канал "сбежавшая нейросеть", где я рассказываю про ИИ с творческой стороны.