В съвременната медицина изкуственият интелект (ИИ) вече се превръща в незаменим инструмент за ускоряване на откриването на лекарства срещу някои от най-трудните медицински предизвикателства – от супербактерии, устойчиви на антибиотици, до редки заболявания и невродегенеративни състояния като болестта на Паркинсон.

Растящата заплаха от супербактерии

През последните десетилетия човечеството бавно губи битката с бактериите. Антибиотиците, които преди са спасявали милиони животи, вече стават неефективни поради нарастващата лекарствена резистентност. Около 1,1 милиона души умират годишно от инфекции, които някога са били лечими. Ако не се предприемат спешни действия, до 2050 г. смъртните случаи могат да надхвърлят осем милиона.

Разработването на нови антибиотици е традиционно бавен и скъп процес. Между 2017 и 2022 г. са одобрени едва 12 нови антибиотика, повечето от които са подобни на вече съществуващи лекарства, към които бактериите вече са развили резистентност.

Именно тук на сцената влиза изкуственият интелект. Джеймс Колинс и екипът му от Масачузетския технологичен институт (MIT) използват ИИ, за да разглеждат над 45 милиона химични съединения, които потенциално могат да проявяват антибактериална активност, съобщи Би Би Си. Тяхната технология им позволява да идентифицират нови вещества, които убиват резистентни бактерии като гонорея и MRSA.

Екипът не се ограничава само до модификация на вече известни молекули. Изкуственият интелект може да създаде напълно нови съединения, като добавя атоми и подструктури по генеративен алгоритъм, след което оценява тяхната потенциална активност. В резултат на този процес са създадени 36 милиона кандидата за нови антибиотици, от които седем проявяват антимикробна активност, а две – висока ефективност срещу резистентни щамове.

Пробив при болестта на Паркинсон

Докато антибиотиците се борят с външни заплахи, невродегенеративните заболявания остават едно от най-големите предизвикателства за медицината. Болестта на Паркинсон, идентифицирана през 1817 г., все още няма лечение, което да забави прогресията ѝ. В световен мащаб над 10 милиона души страдат от Паркинсон, като броят им се увеличава в страни със застаряващо население.

Учени като Микеле Вендрусколо от университета в Кеймбридж използват машинно обучение за идентифициране на малки молекули, които могат да стабилизират протеините в мозъка, преди да се образуват увреждащи телца на Леви. Това може да предотврати самото развитие на болестта, вместо да облекчи само симптомите ѝ.

ИИ позволява стотици милиони молекули да бъдат тествани и анализирани за дни – процес, който с традиционните методи би отнел години и милиони паунда. След това резултатите се въвеждат обратно в алгоритъма, който се самообучава, за да идентифицира още по-ефективни кандидати за лечение.

Екипът на Джеймс Колинс е използвал изкуствен интелект, за да идентифицира нови съединения, които могат да убиват множество бактерии (горен ред), резистентни на други лекарства (долен ред)

Редки заболявания и нови приложения на стари лекарства

Изкуственият интелект има ключова роля и при редките заболявания, които често са пренебрегвани от фармацевтичните компании. Пример за това е Дейвид Файгенбаум, доцент по медицина в Университета на Пенсилвания, който е диагностициран с рядък подтип болест на Касълман. След многобройни неуспешни терапии той открива, че лекарство, одобрено за предотвратяване на отхвърляне на бъбреци – сиролимус – може да постави заболяването му в ремисия.

През 2022 г. Файгенбаум създава Every Cure, организация с нестопанска цел, която използва ИИ, за да търси потенциални лечения чрез пренасочване на съществуващи лекарства към нови заболявания. Системата сравнява хиляди лекарства с хиляди заболявания и идентифицира обещаващи варианти за лабораторни тестове или клинични проби.

Екипът на Джун Динг от университета Макгил разработва виртуална система за белодробни заболявания, като моделира прогресията на клетките при редки заболявания и симулира ефекта на лекарствата върху тях. Подобни виртуални подходи позволяват тестването на милиарди кандидати без високи разходи и риск за пациенти, ускорявайки откриването на потенциални терапии.

Компании като Insilico Medicine, Terray, Isomorphic Labs, Recursion Pharmaceuticals и Schrödinger вече използват ИИ за разработване на лекарства срещу редки и трудно лечими заболявания, като целта е новите терапии да станат достъпни през следващото десетилетие.

Изкуственият интелект вече променя правилата на играта в медицината. Той ускорява откриването на нови антибиотици, предлага решения за редки заболявания, подпомага разработването на терапии срещу Паркинсон и позволява пренасочване на съществуващи лекарства за нови приложения. Съчетаването на големи данни, машинно обучение и биологично знание дава надежда, че в близко бъдеще човечеството може да победи някои от най-големите си медицински предизвикателства.