Come l’intelligenza artificiale sta migliorando la ricerca medica e la creazione di nuovi farmaci

La scienza non è mai stata così prolifica. Con l’avanzare della tecnologia, i ricercatori di tutto il mondo stanno producendo nuovi dati a tassi record. Mentre questa è una buona notizia per la scienza, pone un problema – è persino umanamente possibile dare un senso a tutti questi dati? Ecco perchè fare un grandissimo passo avanti con l’utilizzo della intelligenza artificiale.

Secondo The Economist, la produzione scientifica raddoppia ogni nove anni . Questi sono molti dati da approfondire prima di trovare il biglietto d’oro per un nuovo trattamento o la causa di una malattia.

Per far fronte a questa sempre crescente montagna di dati, i ricercatori si stanno rivolgendo all’intelligenza artificiale (AI) per aiutare – Parkinson’s UK ha collaborato con la società AI, BenevolentAI, per portare avanti la ricerca del Parkinson.

L’intelligenza artificiale si riferisce a un sistema informatico o un programma con comportamenti che associamo all’intelligenza umana. Questi programmi possono pianificare, apprendere, ragionare, risolvere problemi, comprendere, interagire a livello sociale e persino mostrare segni di creatività.

Un tempo limitati ai confini della fantascienza, oggi i programmi di AI aiutano a rivoluzionare la nostra assistenza sanitaria , dalla ricerca di segni di cancro alla previsione di quante persone svilupperanno l’influenza . Queste applicazioni hanno il potenziale per migliorare il modo in cui diagnostichiamo, prevediamo e gestiamo le condizioni di salute e rendiamo l’assistenza sanitaria più efficace ed efficiente.

Proprio questo mese, il governo ha annunciato un finanziamento AI di £ 133 milioni per varie condizioni, incluso l’investimento di £ 50 milioni per migliorare la diagnosi di condizioni come il Parkinson.

Le persone con Parkinson hanno urgentemente bisogno di nuovi trattamenti. Ma in questo momento, c’è un enorme divario nello sviluppo di farmaci.

Qui al Parkinson, nel Regno Unito, siamo determinati a colmare questa lacuna e stiamo lavorando duramente per intraprendere ricerche promettenti e svilupparle in trattamenti farmacologici plausibili.

L’ incontro di studi clinici collegati , organizzato dal Cure Parkinson’s Trust, è un evento annuale in cui gli esperti di ricerca e le persone colpite dal Parkinson si riuniscono per discutere di potenziali farmaci per curare il Parkinson. Volevamo portare tre candidati candidati alla riunione del 2019. E sapevamo che la tecnologia AI poteva aiutare in questo.

Quindi, nel 2018, Parkinson’s UK ha stretto una partnership con una delle principali società britanniche di intelligenza artificiale, BenevolentAI . Su otto applicazioni, Parkinson nel Regno Unito ha vinto il premio inaugurale BenevolentAI, dandoci l’opportunità di lavorare con la società di intelligenza artificiale per accelerare la nostra ricerca di trattamenti efficaci per il Parkinson.

Lo scopo del progetto era identificare almeno tre farmaci attualmente disponibili che potrebbero essere utilizzati per trattare il Parkinson e due modi completamente nuovi per trattare la condizione con nuovi farmaci.

La tecnologia di BenevolentAI può setacciare una grande quantità di dati esistenti per apprendere, formulare nuove idee e suggerire potenziali molecole che potrebbero essere trattamenti.

Oltre a contribuire a migliorare la diagnosi e prevedere quelli a rischio, si spera che l’IA possa anche accelerare lo sviluppo di nuovi farmaci e trattamenti migliori. Ed è qui che entra in gioco la nostra partnership con BenevolentAI.

Vecchi farmaci, nuovi trucchi.

Lo sviluppo di un nuovo farmaco da zero richiede spesso decenni. In genere, i ricercatori devono selezionare un gran numero di molecole per trovarne solo alcune promettenti. Queste molecole vengono quindi sottoposte a ulteriori test e prove per verificarne l’efficacia prima dell’inizio delle sperimentazioni cliniche. Il processo è lungo, costoso e si traduce principalmente in un fallimento: nove su dieci terapie candidate falliscono da qualche parte tra i primi studi clinici e la clinica.

Per cercare di accelerare il processo, gli scienziati si sono rivolti al riproposizione dei farmaci, utilizzando farmaci progettati per trattare una condizione per un’altra non correlata. Questo metodo può accelerare l’identificazione di trattamenti potenzialmente utili e ridurre il tempo necessario per ottenere un farmaco attraverso studi clinici.

Attualmente ci sono prove in tutto il mondo che esaminano il potenziale di riproporre farmaci per il Parkinson. Ad esempio, la simvastatina, generalmente usata per trattare il colesterolo alto, è attualmente in sperimentazione clinica per le persone con Parkinson moderato.

L’approccio standard al reimpiego del farmaco è quello di guardare indietro attraverso i database dei pazienti per vedere se gli individui trattati con il farmaco continuano ad avere una minore incidenza della condizione in questione. Questo processo può essere efficace ma richiede anche molto tempo.

Quindi, sia per i farmaci nuovi che per quelli riproposti, la grande domanda ora è se l’IA può sbloccare le masse dei dati di ricerca esistenti per fornire nuove terapie, più velocemente.

Un approccio intelligente con l’AI.

L’intelligenza artificiale è in grado di scansionare grandi volumi di dati: documenti di ricerca, database dei pazienti, sequenze di geni, immagini e qualsiasi altro dato scientifico disponibile.

È importante sottolineare che può quindi apprendere, stabilire connessioni e identificare schemi nascosti tra tutti questi dati, inserendoli nel contesto e offrendo potenziali farmaci o target di farmaci per la condizione in questione.

L’intelligenza artificiale può anche esaminare i dati nel loro insieme, aiutando a scoprire nuovi bersagli farmacologici che potrebbero non essere raggiunti se si guardasse solo un set di dati alla volta.

Tutto ciò può essere fatto in poche settimane, condensando potenzialmente anni di lavoro e rimuovendo il rischio di parzialità umana, dove è fin troppo facile per un attaccamento preesistente a determinati percorsi cellulari per offuscare il giudizio razionale.

Un caso particolare ha messo in evidenza quanto può essere rapida l’analisi dell’IA. BenevolentAI ha utilizzato la propria piattaforma per identificare potenziali bersagli farmacologici per la malattia dei motoneuroni (MND).

Un obiettivo di droga in particolare ha attirato sorrisi ironici dal team di Sheffield quando è stato suggerito dall’intelligenza artificiale benevola: i ricercatori hanno impiegato quattro anni di scrupoloso lavoro in laboratorio per identificare questo obiettivo. BenevolentAI l’ho fatto in sole due settimane.

Questo non vuol dire che i ricercatori umani sono ormai defunti: l’IA è valida solo come i dati che ci hai inserito. Ma offre un potenziale fantastico nel campo della scoperta di droghe.

I ricercatori di Sheffield stanno ora lavorando a fianco di BenevolentAI per trovare potenziali trattamenti per la MND. Hanno identificato quattro composti che mostrano la promessa per la condizione, che ora vengono portati avanti per ulteriori studi.

Da quando abbiamo vinto il premio nel 2018, BenevolentAI è stato impegnato a vagliare montagne di dati e pubblicato ricerche per identificare farmaci che mostrano potenziale per il Parkinson. Hanno escogitato 501 “successi”, il che significa che ci sono 501 obiettivi a cui potremmo mirare con le droghe.

Incredibilmente, tutti questi obiettivi modificano la malattia, offrendo la speranza di poter rallentare la progressione del Parkinson. E circa 100 di questi colpi hanno già droghe esistenti che li colpiscono, aumentando notevolmente le possibilità di riproporre il successo.

Ad agosto, il professor David Dexter, vicedirettore della ricerca presso il Parkinson, nel Regno Unito, ha partecipato alla riunione degli studi clinici collegati negli Stati Uniti. David ha presentato tre dei 100 farmaci esistenti suggeriti da BenevolentAI:

• PMX205 – una molecola che colpisce l’ infiammazione. Attualmente è in prova per MND
• Raloxifene – una molecola che colpisce gli estrogeni. Attualmente è usato per trattare l’osteoporosi
• Azeliragon – una molecola che colpisce l’ infiammazione. In precedenza era stato testato per l’Alzheimer

Il risultato dell’incontro è stato molto positivo, con tutti d’accordo sul fatto che i farmaci proposti abbiano un potenziale definito per i test nel Parkinson.

Cosa succede dopo?

È un momento entusiasmante per la scoperta del Parkinson e dei farmaci: stiamo imparando di più sulla condizione che mai e gli scienziati stanno scoprendo sempre più farmaci esistenti che potrebbero aiutare.

E con il nostro nuovo elenco di bersagli farmacologici, abbiamo la possibilità di scoprire ancora più potenziali trattamenti. Per ~ 100 target farmacologici riproposti, dovremo fare qualche ulteriore lavoro per valutare il loro potenziale individuale e valutare se possiamo trasferirli negli studi clinici del Parkinson.

Circa 150 dei “successi” forniti da BenevolentAI erano nuovi obiettivi, mai indagati per il Parkinson. Mentre potenzialmente aprendo nuove strade nella scoperta di farmaci per la condizione, c’è molto lavoro da fare. Dobbiamo confermare che questi successi sono obiettivi reali, probabilmente utilizzando un’altra piattaforma AI.

Se confermato, inizierà il lavoro di laboratorio, esaminando i tessuti cerebrali delle persone con Parkinson e le cellule del laboratorio per vedere se i colpi sono rilevanti e adatti ai farmaci da colpire. E quindi può iniziare il processo di scoperta dei farmaci, selezionando un gran numero di farmaci per trovare il migliore.

È un processo lungo, ma che offre le migliori possibilità di trovare un trattamento per il Parkinson. Stiamo lavorando per accelerare il processo attraverso la nostra biotecnologia virtuale. Questo è il braccio di sviluppo di farmaci del Parkinson nel Regno Unito, progettato per sviluppare rapidamente e testare i trattamenti in collaborazione con una serie di altre organizzazioni che hanno le strutture e il personale per svolgere il lavoro scientifico per noi.