5 компаний, использующих искусственный интеллект для борьбы с коронавирусом

Пандемия продолжает развиваться во всем мире, но мы до сих пор не имеем никакого лекарства, позволяющего вылечивать зараженных людей. Тем не менее сегодня ряд компаний, занимающихся открытием новых лекарств, применяют свои технологии на базе искусственного интеллекта (artificial intelligence, AI) для прогнозирования того, какие существующие лекарства или совершенно новые молекулы, похожие на лекарства, могли бы вылечить вирус.

Как правило, для разработки лекарств требуется не менее десяти лет, чтобы перейти от идеи к рынку, при этом процент неудач составляет более 90%, а цена - от 2 до 3 миллиардов долларов. Но по словам Алексея Жаворонкова, генерального директора компании Insilico Medicine, занимающейся исследованиями в области AI,

Мы можем значительно ускорить этот процесс с помощью AI и сделать его намного дешевле, быстрее и с большей вероятностью успеха.

В этом обзоре мы представим вам несколько компаний, работающих в области AI и специализирующихся на разработке решений, связанных с коронавирусом.

Разработка новых лекарственных препаратов

Deargen

В начале февраля ученые южнокорейской компании Deargen опубликовали предварительный отчет (документ, который еще не рецензировался другими учеными) с результатами, полученными с помощью модели, основанной на глубоком обучении и получившей название MT-DTI. В этой модели используются упрощенные химические последовательности, а не двумерные или трехмерные молекулярные структуры, чтобы предсказать, насколько сильно молекула, представляющая интерес, будет связываться с целевым белком.

Модель предсказала, что из имеющихся противовирусных препаратов ВИЧ-препарат "Атазанавир" с наибольшей вероятностью будет связывать и блокировать выступающий наружу белок вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Он также выявил три других антивирусных препарата, которые потенциально могут связывать вирус.

Хотя пока мы не знаем ни об одной официальной организации, которая бы использовала их рекомендации, эта же модель предсказала еще несколько пока не одобренных препаратов, таких как противовирусный "Ремесивир", которые сейчас тестируются на пациентах.

Deargen использует свою технологию глубокого обучения для создания новых антивирусных препаратов, но им нужны партнеры, которые помогут им в разработке молекул, говорит технический директор компании Сангсу Парк. "В настоящее время у нас нет возможности протестировать эти кандидаты на лекарства", - отмечает он.

Insilico Medicine

Гонконгская компания Insilico Medicine также недавно опубликовала предварительный отчет о своих исследованиях. Вместо того, чтобы пытаться перепрофилировать доступные лекарства, команда использовала свою AI-платформу для открытия новых лекарств, чтобы определить десятки тысяч новых молекул, способных связывать шиповидные белковые отростки SARS-CoV-2, с помощью которых он прикрепляется к клеткам человека, и блокировать способность вируса к репликации. Система фильтрации на основе алгоритмов глубокого обучения позволила также сузить этот список.

"Мы опубликовали данные о 100 оригинальных молекулах после 4-дневной работы системы на базе AI", - говорит генеральный директор компании Insilico Алексей Жаворонков. Теперь ученые планируют создать и протестировать семь молекул, но пандемия прервал их работу - более 20 работающих в компании по контракту химиков были помещены в карантин в китайском Ухане.

После ослабления ситуации Insilico синтезировала две из семи молекул и вместе с фармацевтическим партнером планирует в ближайшие две недели протестировать их. Компания также находится в процессе лицензирования их AI-платформы двум крупным фармацевтическим компаниям.

Insilico также активно исследует препараты, которые могут улучшить иммунную систему пожилых людей, чтобы такой человек мог реагировать на инфекцию SARS-CoV-2, как это делает более молодой, с более мягкими симптомами и более быстрым выздоровлением, а также лекарства, которые помогают восстановить функцию легких после инфекции. Они надеются опубликовать дополнительные результаты в ближайшее время.

SRI Biosciences и Iktos

В марте американский исследовательский центр SRI International и французская компания Iktos объявили о сотрудничестве с целью открытия и разработки новых методов антивирусной терапии. Модель глубокого обучения Iktos разрабатывает виртуальные новые молекулы, в то время как платформа SRI SynFini для автоматизированной синтетической химии находит лучший способ создать такую молекулу.

Благодаря объединенным возможностям компании могут за 1 - 2 недели проектировать, производить и тестировать новые молекулы, которые могут стать основой новых лекарственных препаратов. В настоящее время Iktos уже начал разработку нового поколения лекарственных препаратов с помощью своей AI-платформы, и в ближайшее время первый набор целевых соединений будет передан в систему автоматизированного синтеза SynFini компании SRI.

Iktos также недавно выпустил две программные платформы на основе AI для ускорения открытия лекарств: одну для разработки новых лекарств, а другую, с бесплатной онлайн-бета-версией, чтобы помочь химикам-синтетикам разобраться, как лучше построить соединение.

Benevolent AI

В феврале британский AI-стартап Benevolent AI опубликовала две статьи, в журналах The Lancet и The Lancet Infectious Diseases, в которых были определены уже существующие препараты, которые могут блокировать процесс репликации вируса SARS-CoV-2.

Используя большой объем медицинской информации, включая данные, извлеченные из научной литературы с помощью алгоритмов машинного обучения, AI-система компании определила 6 соединений, которые эффективно блокируют клеточный путь, который позволяет вирусу попадать в клетки для получения большего количества вирусных частиц.

Одно из этих шести соединений - Барицитиниб, одобренное для лечения ревматоидного артрита, выглядит лучшей в группе как по безопасности, так и по эффективности против SARS-CoV-2. Сейчас компания Benevolent AI обратилась к производителям лекарств, которые делают этот препарат, чтобы протестировать его в качестве потенциального средства лечения коронавирусной инфекции.

В настоящее время еще один препарат (Руксолитиниб), работающий по аналогичному механизму, находится в клинических испытаниях как потенциальное лекарство против COVID-19.

Прогнозирование протекания заболевания

Университет Нью-Йорка

Исследование Школы медицины Нью-Йоркского университета им. Гроссмана и Куранского института математических наук Нью-Йоркского университета с использованием платформы на базе алгоритмов искусственного интеллекта позволило точно предсказать, у каких пациентов, недавно инфицированных вирусом COVID-19, будут развиваться тяжелые респираторные заболевания. Информация об этой работе была опубликована в журнале Computers, Materials & Continua.

Исследование также выявило основные индикаторы, характеризующие будущую тяжесть заболевания, и показало, что они не те, которые ученые ожидали увидеть.

В исследовании учитывались демографические, лабораторные и рентгенологические данные 53 пациентов, каждый из которых в январе 2020 года тестировался на вирус SARS-CoV2 в двух китайских больницах. Симптомы, как правило, были легкими для начала, включая кашель, лихорадку и расстройство желудка. Однако у меньшинства пациентов через неделю развивались тяжелые симптомы, включая пневмонию.

Целью нового исследования было определить, могут ли методы искусственного интеллекта помочь точно предсказать, у каких пациентов с вирусом будет развиваться острый респираторный синдром и диагностироваться скопление жидкости в легких, которое может привести к летальному исходу у пожилых людей.

Исследователи с удивлением обнаружили, что характеристики, рассматриваемые в качестве отличительных признаков COVID-19, такие как определенные закономерности, наблюдаемые на снимках легких (например, помутнение), лихорадка и сильные иммунные реакции, не помогают предсказать, у кого из многих пациентов с начальными мягкими симптомами будет развиваться тяжелое легочное заболевание. Как и возраст, так и пол не помогли предсказать развитие серьезного заболевания, хотя прошлые исследования показали, что мужчины старше 60 лет подвержены более высокому риску.

Вместо этого новый AI-инструмент обнаружил, что изменения трех признаков - уровня аланинаминотрансферазы печени (АЛТ)*, признаки миалгии** и уровня гемоглобина - наиболее точно предсказывают последующее, тяжелое заболевание. Учитывая эти и другие факторы, платформа смогла предсказать риск острого респираторного синдрома с точностью до 80%.

* Аланинаминотрансфераза (АЛТ) – особое вещество, участвующее в аминокислотном обмене. Обычно оно содержится в таких органах, как печень, сердце, почки. Проникновение данного фермента в кровоток является свидетельством наличия патологического процесса.

** Миалгия — симптом, выраженный болью мышц (в определенных группах или диффузная). Может быть спровоцирован разными факторами; возможна связь с нарушением проницаемости клеточной мембраны, воспалительными процессами.

В обзоре использованы материалы IEEE Spectrum, eHealth News, Business Insider, Healthcare Dive, Deargen.