Искусственный интеллект защитит от гриппа

Интеллектуальные компьютерные системы, способные обучаться, анализировать массивные объемы информации и самостоятельно принимать решения, находят применение во многих сферах, постепенно заменяя людей. Здравоохранение – не исключение. В медицине алгоритмы, основанные на машинном обучении, успешно используют для диагностики заболеваний, изучения генома, проведения хирургических операций, медицинской визуализации и создания лекарственных препаратов.

А недавно искусственный интеллект под руководством ученых впервые самостоятельно разработал вакцину против вируса гриппа. Препарат уже прошел проверку на клеточных культурах и животных. Если эффективность вакцины подтвердится, она сможет выйти на рынок уже в следующем году.

Каждый год по всему миру гриппом заболевают около 500 миллионов человек. Подавляющее их большинство справляются с вирусом, благополучно выздоравливая, однако есть и летальные исходы, вызванные осложнениями болезни. Надежным средством защиты от гриппа считается вакцинация, но проблема в том, что этот вирус неуловим и быстро мутирует: на смену одним штаммам в считанные месяцы приходят другие – видоизмененные. В такой ситуации существующие вакцины оказываются неэффективными, а на разработку и производство новых могут уйти годы.

Решению проблемы способен помочь искусственный интеллект. Для создания фармацевтических средств его использовали и раньше, но до сих пор ему доверяли обработку лишь небольшой части данных и прогнозирование эффективности будущего препарата. С подачи исследователей, интеллектуальная компьютерная система впервые смогла самостоятельно разработать противогриппозную вакцину, которая оказалась намного эффективнее существующих.

Ученые создали программу, которая сканирует миллионную базу химических соединений, потенциально способных эффективно подавлять активность вируса гриппа. Она получила название SAM – Search Algorithm for Ligands, то есть «алгоритм поиска лигандов». Лигандами называют химические соединения, как правило, малые молекулы, которые связываются с клеточными рецепторами или другими белками, и благодаря этому приобретают способность оказывать то или иное биохимическое, физиологическое или фармакологическое действие. Это свойство делает их идеальными компонентами для лекарственных препаратов – именно лиганды отвечают за терапевтический эффект.

По словам исследователей, они обучили искусственный интеллект отыскивать соединения, способные активировать иммунную систему на борьбу с вирусом. Для этого они загрузили в программу миллиарды сложных веществ, среди которых были те, что уже доказали свою эффективность против гриппа, и те, которые не имеют к нему никакого отношения. «Смысл заключался в том, чтобы компьютерная система поняла, чем первые соединения отличаются от вторых, и впоследствии могла спрогнозировать противовирусную активность новых веществ», – поясняет один из авторов программы. С этим заданием она успешно справилась.

После этого ученые создали еще одну программу с функциями химика-синтетика. Из групп соединений, ранее отобранных как потенциально активные против вируса гриппа, она формировала миллионы новых веществ, каждое из которых отправляла SAM. Та, в свою очередь, анализировала их и отбирала оптимальные, способные наилучшим образом взаимодействовать с иммунной системой и в итоге сработать как вакцина против гриппа.

Из отобранных кандидатов искусственный интеллект вычленил самое действенное соединение – ученым осталось только синтезировать лекарственный препарат по предложенному программой составу в лаборатории. Создав инновационную вакцину, они протестировали ее сначала на клеточных культурах, а затем на лабораторных грызунах. Результатом исследователи остались довольны.

«Эксперименты на животных показали, что новый препарат, состав которого сгенерировали интеллектуальные компьютерные системы, совершенно безопасен, а его эффективность во много раз превышает таковую существующих противогриппозных вакцин. «Программа SAM не только идентифицировала действенные лекарственные вещества, но и фактически создала лучший на сегодняшний день иммунобиологическийпрепарат», – отметили исследователи. Они подчеркнули, что применение искусственного интеллекта позволяет оптимизировать разработку фармацевтических средств, существенно сократив время производства, и сэкономить миллионы долларов.

Ученые надеются, что новая вакцина если не полностью заменит существующие аналоги, то как минимум сможет дополнить их, обеспечив лучшую защиту от вируса. Планируется, что в 12-месячном исследовании, подготовка к которому идет полным ходом, примут участие около 400 добровольцев.

Создатели инновационной ИИ-системы верят, что новый препарат подтвердит результаты, полученные при лабораторных исследованиях и испытаниях на животных, на людях, после чего его в кратчайшие сроки планируют вывести на глобальный рынок.