Как робототехника, искусственный интеллект и блокчейн преобразуют фармацевтику

Новые технологии начинают влиять на весь процесс фармацевтической цепочки поставок. Экзоскелеты уже используются на фармацевтических заводах. 3D-печать скоро позволит аптекам производить лекарства на месте. А технологии блокчейн помогут бороться с поддельными лекарствами. Используя роботизированные инструменты, аптеки могут сократить время на выполнение монотонных задач и сократить время ожидания клиентов. Это лишь несколько примеров из возможных решений, с помощью которых технологии улучшают фармацевтическую отрасль.

Разнообразные и диверсифицированные цепочки поставок

Время и эффективность являются ключевыми в работе фармацевтической цепочки поставок. Ее главная цель - как можно быстрее доставить нужное лекарство нуждающемуся человеку. Хотя цепочки поставок, связанные с разработкой, производством и распределением лекарств, благодаря новым технологиям постоянно менялись, масштабы и качество последних преобразований гораздо более глубоки.

Прежде всего, эти цепочки поставок всегда представляли собой линейный, односторонний процесс: от производителя лекарства к потребителю. Поскольку технологии все больше и больше интегрируют пациента во всю фармацевтическую отрасль как активного формирователя результатов, а не простого потребителя - цепи поставок постепенно превращаются двусторонний процесс.

Кроме того, масштабы и сложность этих сетей значительно возросли в связи с глобализацией, новыми технологиями и развитием транспорта. И наконец, персонализация и адресное лечение приведут к фрагментации и диверсификации этих сетей, что позволит небольшим компаниям с относительно небольшим опытом подключиться к рынку.

Более того, существует реальная возможность того, что дом пациента также станет частью цепочки поставок благодаря 3D-печати или искусственному интеллекту.

Конечно, каждая технология будет влиять на разные части фармацевтической цепочки поставок в разной степени, в чем и попробуем разобраться.

Искусственный интеллект в процессе создания лекарств

Решения на базе искусственного интеллекта (artificial intelligence, AI) могут в корне изменить традиционный процесс разработки лекарств. Это может сделать разработку лекарств намного дешевле и эффективнее, значительно сократить цикл производства и помочь фармацевтическим компаниям в поиске новых препаратов. И все это без утяжеления клинических испытаний и увеличения затрат.

По оценкам, на продвижение экспериментального препарата от концепции до рынка уходит около 12 лет и $2,9 млрд. В 2019 году фармацевтический стартап Insilico Medicine, работающий в области искусственного интеллекта, определил потенциальный новый препарат всего за 46 дней. Это та разница, на которую способна эта технология.

Недавно компания 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.

Insilico уже синтезировала две из семи наиболее перспективных молекул и вместе с фармацевтическим партнером планирует в ближайшие время протестировать их.

Компания Atomwise из Сан-Франциско использует суперкомпьютеры, которые на основе базы данных молекулярных структур определяют терапию. Во время эпидемии Эболы в 2015 году Atomwise использовала свой AI-алгоритм для выявления двух препаратов, обладающих значительным потенциалом для снижения инфекционности Эболы. Этот анализ, который обычно занимал месяцы или годы, был выполнен менее чем за один день.

Дизайнеры лекарств успешно применили технологию сверточных нейронных сетей, которые обычно используются для технологии распознавания лиц в толпе. Компания адаптировала этот механизм и воспользовалась им для извлечения информации из миллионов экспериментальных измерений аффинности (силы взаимодействия молекул) из тысяч белковых структур, чтобы предсказать связывание малых молекул с белками, для поиска молекулы, которая могла бы быть активной по отношению к вирусу Эболы.

В начале пандемии было налажено глобальное сотрудничество, чтобы помочь в поиске эффективных лекарств против COVID-19. И менее чем через 10 дней после перепрофилирования своего набора инструментов для поиска лечения COVID-19 лаборатория BarabasiLab получила список перспективных препаратов для тестирования на клеточных линиях человека в экспериментальной лаборатории.

Робототехника и дополненная реальность при производстве лекарств

Фармацевтическое производство с его потребностью в скорости, повторяемости и проверке идеально подходит для того, чтобы воспользоваться преимуществами автоматизации с помощью роботов. Ведь робот не только выполняет свои задачи точно так, как ему приказано, но и все его действия могут быть тщательно задокументированы. Например, компания Denso Robotics предлагает три наиболее часто используемых типа роботов - картезианские (робот с декартовой системой координат), SCARA (основанные на рычажной системе, обеспечивающей перемещение конечного звена в плоскости за счет вращательного привода рычагов механизма) и шарнирные роботы для выполнения различных задач в фармацевтическом производстве.

Роботизированные системы медицинских диспенсеров для управления лекарственными средствами помогают любой организации "правильно подобрать" решение для своего объема. Кроме того, передовой практикой становится то, что эти роботы разрабатываются с надежными возможностями для сбора данных. Это означает, что аптеки могут постоянно получать ценные сведения о своем трафике и эффективности.

Роботы или AI-системы не могут и не смогут заменить человека, когда речь идет о более сложных заданиях, требующих творческого подхода и навыков решения проблем. Однако люди могут лучше справляться со своими задачами, используя цифровые технологии. Одним из примеров в фармацевтике является то, как люди могут быстрее и эффективнее обучаться с помощью дополненной реальности (augmented reality, AR). Более того, их обучение не потребует дополнительной рабочей силы - сотрудники, которым поручено обучать новичков, могут получать другие задания.

В другом сценарии экзоскелеты или экзокостюмы могут помочь работникам поднимать тяжелые грузы и поддерживать их при длительной работе стоя или в других неудобных позах.

3D-печать в фармацевтике

3D-печать позволит фармацевтическим компаниям создавать лекарства в более эффективных форматах дозировки. Это также позволит наладить малосерийное производство в сочетании с персонализированной медициной.

Еще в 2016 году американский регулятор отрасли (FDA) одобрил лекарство от эпилепсии под названием Spritam, которое производится с помощью 3D-принтера. Он печатает порошкообразное лекарство слой за слоем, чтобы оно растворялось быстрее, чем обычные таблетки. Ученые разработали новый 3D-принтер, который может синтезировать 14 различных классов малых молекул, используя набор химических строительных блоков. Пока это лекарство является единственным препаратом, изготовленным при помощи 3D-принтера и одобренным FDA.

Специалисты в этой сфере полагают, что через 5-10 лет эта технология будет доступна повсеместно, как это уже происходит в больницах.

Блокчейн для безопасности цепочек распределения

Фармацевтическая промышленность проявляет особый интерес к технологии блокчейн. В сети, по которой лекарства попадают от фармацевтических компаний через дистрибьюторов, больницы и аптеки к пациенту, наиболее важной задачей является обеспечение безопасности и сохранности самой продукции.

Проблема поддельных лекарств становится все более актуальной, как с точки зрения экономических издержек, так и с точки зрения риска для жизни человека, который возникает в результате приема поддельных лекарств. Во многих развивающихся странах Азии, Африки и Южной Америки поддельные лекарства составляют от 10 до 30 процентов от общего количества продаваемых лекарств. Технология блокчейн может стать решением этой проблемы.

Технология обеспечивает безопасность за счет прозрачности. Она может работать следующим образом: лекарства, помеченные штрих-кодами, сканируются и данные заносятся в защищенные цифровые блоки каждый раз, когда они переходят из рук в руки. Этот постоянный учет в режиме реального времени может быть в любое время просмотрен уполномоченными лицами и даже пациентами в любом месте цепочки поставок. Это значительно затруднило бы для преступных сетей продажу на рынке поддельных лекарств.

Однако преимущества блокчейна для фармацевтики на этом не заканчиваются. Разработчики лекарств, проводящие клинические испытания, смогут более безопасно и просто обмениваться клиническими данными и медицинскими образцами, а в здравоохранении можно будет легче создавать реестры вакцин и полагаться на них.

В целом, фармацевтическим компаниям следует поторопиться принять технологии цифрового здравоохранения или их потеснят небольшие компании, которые могут превзойти их в скорости, ориентированности на пациента и стоимости.

По материалам Pharmaceutical Technologies, Denso Robotics, Medical Futurist, Contemporary Clinic, PWC.