Tworzenie leków przez sztuczną inteligencję
Grafika wygenerowana w kreatorze obrazów Bing
Zanim jakiś lek zostanie wprowadzony do obrotu i będzie dostępny w aptekach, musi przejść daleką i rygorystyczną drogę. Nierzadko jest ona pełna niepowodzeń i porażek, a cały ten proces jest bardzo kosztowny. Czas od rozpoczęcia odkrywania leku do momentu, gdy zostanie dopuszczony do obrotu przez krajowe agencje regulujące leki i pojawi się na półkach aptek, może trwać nawet od 12 do 15 lat. Zanim wejdzie w fazę badań klinicznych, polegających na testowaniu działania wprowadzanej substancji na ludziach, musi przejść przez fazę badań przedklinicznych. Opracowanie leku rozpoczyna się od identyfikacji celu biologicznego związaną jednostką chorobową (np. receptory białkowe, materiał genetyczny). W kolejnym kroku poszukuje się cząsteczki, która będzie oddziaływać z targetem. Po ich odkryciu, pracuje się nad ich dostarczeniem do określonego miejsca, zwiększenia ich efektywności działania etc. Osoby pochylające się nad tą pracą, starają się zrozumieć, jak dany potencjalny lek będzie transportowany, a także metabolizowany i wydalany z organizmu. Na tym etapie określa się również bezpieczeństwo leku oraz jego dawkowanie. Wiele projektów leków na tym etapie polega. Z kolei dziewięć na dziesięć projektów, które znajdą się w fazie badań klinicznych nie zostaje zaakceptowana. Szacuje się, że cały taki proces może kosztować 2,5 miliarda dolarów, a często w walce z różnymi chorobami czas odgrywa kluczową rolę i do tego należy dodać, że na wiele chorób nadal nie ma lekarstwa.
Najnowsze informacje publikowane na stronie czasopisma naukowego ,,Nature” rzucają cień szans na przyspieszenie opracowywania nowych leków przy pomocy sztucznej inteligencji. Ta miałaby znacząco przyśpieszyć etapy badań przedklinicznych, a także sugerować jakie substancje można by wykorzystać w walce z określonymi jednostkami chorobowymi. Na początku 2022 roku grupa badawcza Boston Consulting Group (BCG) wzięli pod lupę plany badawcze 20 firm farmaceutycznych, które w latach 2010-2021 do tworzenia leków wykorzystywali AI. Korzystając z dostępnych danych ustalili, że przy pomocy nowych technologii na etapie odkrywania i badań przedklinicznych znalazło się 158 ,,kandydatów” na leki, a 15 projektów leków, przy których pracowała sztuczna inteligencja, weszły do fazy badań klinicznych. Badacze odtworzyli harmonogram tworzenia 8 z leków. Ustalili, że 5 z nich przeszło badania szybciej, niż średni czas trwania tego procesu. W innym raporcie grupa BCG i fundator badań Wellcome donoszą, że wykorzystanie sztucznej inteligencji może przyśpieszyć czas odkrywania, a także zmniejszyć koszt z tym związane od 25% do 50%.
Natomiast firma farmaceutyczna Insilico Medicine na początku 2022 roku ogłosiła przejście do I fazy badań klinicznych z lekiem zaprojektowanym przez AI, a II fazę badań ogłosili w czerwcu 2023. Cały etap odkrywania i badań przedklinicznych zajął zaledwie 30 miesięcy. Należy jednak mieć na uwadze, że są to dane podawane przez koncerny farmaceutyczne, które takie informację trzymają w tajemnicy np. przed konkurentami na rynku. Bardziej rzetelne wyniki badań mogą uzyskać niezależni badacze.
Pomoc sztucznej inteligencji polegać ma np. na proponowaniu cząsteczek, które mogą zostać wykorzystane jako lek w leczeniu określonej przypadłości. Jednak to nie jest tak, że ta technologia wie coś czego my nie wiemy. Korzysta z baz wiedzy odkrytych i wgranych przez ludzi. Wykorzystuje wzorce wyuczone na podstawie posiadanych danych, by generować nowe dane o podobnych cechach. I tak przykładowo AI może sugerować substancję, których nie da się wytworzyć. Te błędy mogą zostać zniwelowane przez ręczne wgrywanie i kodowanie baz danych dotyczących budowy molekularnej cząsteczek, substancji, ich właściwości etc. By system na jakim działa sztuczna inteligencja mógł się rozwijać, to proponowane przez nią cząsteczki musiały by być testowane i uzyskane wyniki powinny być ponownie wprowadzone do baz wiedzy.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji do przyśpieszenia procesu odkrywania i tworzenia leków daje nadzieję na szybsze działanie w walce z różnymi chorobami. Jednocześnie może budzić pewien niepokój dotyczący bezpieczeństwa (jednak należy pamiętać, że to nie AI decyduje o dopuszczeniu leków na rynek, a warunek przejścia rygorystycznych badań klinicznych i akceptacja ze strony krajowych agencji regulujących leki). To nie zmienia faktu, że możliwość przyspieszenia niektórych etapów tworzenia leków, a także zmniejszenia kosztów ich wytwarzania prawdopodobnie będzie skutkować pracą nad usprawnieniem systemów sztucznej inteligencji, aby móc ją wykorzystywać do tych celów.
Źródło:
https://www.nature.com/articles/d41586-023-03172-6
