Искусственный интеллект занялся белком и онкологией
Искусственный интеллект давно и прочно вошел во все сферы деятельности человека, - естественно, не осталась в стороне и медицина. Сегодня именно новые медицинские гаджеты могут похвастать самой высокой частотой появления на мировых рынках, и этому сегменту бизнеса не страшны никакие пандемии, - напротив, приход COVID-19 активизировал развитие медицинской техники, и в новинках нынче недостатка нет: появляется и инновационная медицинская аппаратура, и «навороченное» программное обеспечение, используемое в клинической и экспериментальной медицине.
Среди самых заметных новинок – недавнее открытие программистов британской IT-компании DeepMind Technologies Limited, основанной в 2010 году, и через четыре года на корню купленной Google. В начале февраля пресс-служба DeepMind Technologies Limited объявила об удачном взломе кода с помощью компьютерной модели, способной преобразовывать цепочку аминокислот в трехмерную структуру. Это поможет медикам решить проблему свертывания белка.
Этой проблемой исследователи DeepMind занимаются последние пять лет, и в 2018 году их проект AlphaFold был назван ВОЗ «первым участником глобального эксперимента по критической оценке предсказания структуры белка». Во всяком случае, британская программа оказалась способной предсказать наиболее точную окончательную форму с нуля для 25 из 43 белков.
В начале 2021 года программисты и ученые этой компании презентовали усовершенствованный проект AlphaFold-2. И здесь их ждал успех, поскольку прогнозы, которые делали врачи, участвовавшие в этом проекте, показали средний балл сходства 92,4, - а это означает, что прогнозы AlphaFold совпадают с известными структурами всех целевых белков.
В чем особенность программы AlphaFold? Она «заряжена» на поиск структуры белка, способной дать ученым лучшее пониманию того, как сигналы передаются через клеточные мембраны. На втором этапе исследований ученые и программисты DeepMind обещают разработать способ идентификации неправильно «складывающихся» белков, - а именно такое «складывание» становится причиной сбоев в работе организма, и вызывает многие хронические болезни. А еще британские разработчики готовы уже к середине нынешнего года представить компьютерные модели, способные помочь фармакологам создавать новые лекарства.
Это, конечно, интересно, но сегодня на первый план вышли новейшие способы диагностики, немыслимые без современной компьютерной техники. В середине прошлого года в американских и британских научных журналах появилась информация о том, что
искусственный интеллект может распознавать рак поджелудочной железы на ранних стадиях. Этот метод диагностики разработали ученые и IT-специалисты Лондонской школы гигиены и тропической медицины, использовавшие электронные медицинские записи из архивов британских врачей общей практики. В начале июля 2020 года лондонские исследователи ознакомили коллег с результатами этой работы на Всемирном конгрессе ESMO по раку желудочно-кишечного тракта.
Болезнь эта действительно серьезная: по данным ВОЗ, 12 из каждых 100 тысяч землян страдают раком поджелудочной железы. К сожалению, люди слишком поздно обращаются к медикам: у 80 процентов пациентов рак поджелудочной железы распознается только на поздней стадии, когда спасти человека не сможет уже никакое лечение. Во всяком случае, через пять лет после поздней постановки диагноза в живых остаются всего 6 процентов «поджелудочников».
Что же придумали британские ученые для выявления онкологии на ранней стадии, когда лечение еще может быть эффективным? Они придумали достаточно простой, легкий в исполнении и не имеющий практически никаких побочных явлений скрининг-тест, помогающий выявлять не только ранние симптомы рака поджелудочной железы, но и, например, онкологию молочной железы у женщин.
Специалисты Лондонской школы гигиены и тропической медицины, изучившие тысячи историй болезней, пришли к выводу: пациенты с раком поджелудочной железы нередко обращаются к терапевтам с жалобами на симптомы, которые, казалось бы, не имеют ничего общего с их настоящей болезнью. Даже опытный врач не подумает о раке поджелудочной железы, если пациент жалуется, скажем, на запоры или боль в спине. Таких пациентов, как правило, направляют к гастрологу или хирургу, и время для эффективного лечения онкологии оказывается упущенным. Зато искусственный интеллект, запрограммированный на исследование комбинации «неоднозначных» симптомов, сможет распознать пациента с высоким риском заболевания раком поджелудочной железы.
Разработать такую программу помогло исследование, в ходе которого британские ученые использовали электронные медицинские записи из архивов британских терапевтов. В экспериментальной группе было 1378 пациент в возрасте от 15 до 99 лет, - у всех этих людей рак поджелудочной железы был диагностирован в 2005–2010 годах. Исследователи сопоставили каждого пациента по возрасту и полу с четырьмя совершенно здоровыми людьми. Потом ученые изучили информацию о симптомах, заболеваниях и лекарствах за два года до постановки диагноза. Эта информация и была использована для создания электронной модели, прогнозирующей развитие рака поджелудочной железы. Такой огромный объем информации человек просто не может «переварить», чтобы выявить тенденции, ведущие к заболеванию, а вот искусственный интеллект на такое способен.
Именно с помощью ИИ выяснилось, как можно, например, почти на два года раньше диагностировать рак поджелудочной железы у людей в возрасте до 60 лет. Такой ранний диагноз может спасти этим людям жизнь.
Чем хорош скрининг-тест британцев, – он позволяет значительно сузить круг людей, более других склонных к этому виду онкологии. По мнению экспертов, сопоставление такой прогностической модели с неинвазивным скрининговым тестом с последующим сканированием и биопсией действительно позволит быстро диагностировать рак на ранней стадии, и разработать верные методы лечения.