С помощью краудсорсингового проекта найдены сотни молекул с противораковыми свойствами
Краудсорсинговый проект, использующий мощности тысяч смартфонов, пока они не востребованы владельцами, помог раскрыть противораковые свойства повседневных продуктов питания и лекарств.
Проект, возглавляемый исследователями Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), использует искусственный интеллект для обработки огромных объёмов данных в сети смартфонов, работающих в режиме «облачных вычислений», пока они заряжаются ночью.
Среди последних достижений — изучение существующих лекарственных средств от диабета и инфекций, а также их потенциала для направления на борьбу с раком, и выявление сотен противораковых молекул в таких повседневных продуктах питания как апельсины, капуста и виноград. Команда из Имперского колледжа под руководством Кирилла Веселкова из отделения хирургии и онкологии, совместно с Фондом Vodafone, создавшим приложение DreamLab, провели такое исследование.
Загрузив приложение и запустив его ночью во время зарядки телефона, люди могут пожертвовать часть неиспользуемой вычислительной мощности телефона, пока спят, для сбора данных и ускорения исследований рака.
Для получения результатов проекта, опубликованных в журнале Scientific Reports, была использована данная платформа для анализа данных о молекулярном содержании более 8000 повседневных продуктов питания, что позволило идентифицировать более 110 молекул, предотвращающих рак. Многие из этих молекул — флавоноиды, они являются классом соединений, придающих овощам и фруктам цвет.
Согласно последним данным, до 30—40 % всех онкологических заболеваний можно предотвратить всего лишь путём изменения рациона питания и образа жизни. Растительные продукты питания (то есть продукты, получаемые из фруктов и овощей) особенно богаты предотвращающими рак молекулами, такими как полифенолы, флавоноиды, терпеноиды и ботанические полисахариды. Данные экспериментальных исследований свидетельствуют о наличии многочисленных механизмов действия, с помощью которых пищевые агенты способствуют профилактике или лечению различных видов рака. К ним относятся: регулирование активности медиаторов воспаления и факторов роста, подавление выживания, пролиферации и инвазии онкологических клеток, а также ангиогенеза и метастазирования.
Исследования также выявили противораковые свойства, связываемые с некоторыми существующими лекарствами, что указывает на возможность «перепрофилирования» этих лекарств для борьбы с раком. Основными из них является антидиабетический препарат метформин (metformin) и антимикробный розоксацин (rosoxacin). По словам группы, поскольку препараты уже используются в терапевтических целях, их одобрение в качестве препаратов для лечения рака сопряжено с меньшими рисками, значительно меньшими затратами и займёт меньше времени, чем разработка совершенно новых препаратов.
Хотя эти результаты ранней стадии исследований обнадёживают, исследователи говорят, что сейчас необходима дальнейшая работа для подтверждения любых клинических свойств молекул, выявленных в продуктах питания, а также эффективности перепрофилирования препаратов. Они надеются на дальнейшее изучение различных комбинаций молекул пищевых продуктов, используя моделирование с помощью искусственного интеллекта, чтобы выявить их потенциальное воздействие на рак.
Доктор Кирилл Веселков, ведущий научный сотрудник отделения хирургии и онкологии, говорит: «Следующим шагом является использование технологий искусственного интеллекта для изучения влияния различных комбинаций лекарственных препаратов и молекул пищевого происхождения на человека. Мы создали команду молекулярных гастрономов, программистов, биохимиков/микробиологов, учёных, изучающих ощущения, шеф-поваров со звездой Michelin, экономистов здравоохранения и практикующих врачей для продвижения следующей фазы проекта».
Проект DreamLab, использующий машинное обучение внутри мобильной суперкомпьютерной сети, может проанализировать миллиарды комбинаций существующих молекул лекарств, продуктов питания и генетических взаимодействий для выявления ранее неизвестных свойств, направленных на борьбу с раком.
В рационе питания человека содержатся тысячи биоактивных молекул, модулирующих различные обменные и сигнальные процессы, действия лекарственных препаратов и взаимодействие с кишечной микробиотой в организме и при заболеваниях. Изучение влияния одной биохимической пищевой составляющей занимает от нескольких месяцев до нескольких лет экспериментальных исследований. Более того, обычные подходы к определению активных соединений в пищевых продуктах, влияющих на здоровье, не могут учитывать множество осложняющих факторов, таких как происхождение продукта, способ его выращивания, хранения, переработки и приготовления, не говоря уже о параметрах приготовления и влиянии комбинаций ингредиентов.
Смартфонная сеть может анализировать данные за доли секунды. При использовании традиционных методов вычислений потребовались бы десятилетия, но облачная сеть может за несколько месяцев обработать этот объём данных. Например, при круглосуточной работе персонального компьютера потребуется 300 лет для обработки необходимых данных, в то время как 100000 смартфонов, работающих 6 часов в сутки, смогут выполнить эту работу за три месяца.
Хелен Лампрелл (Helen Lamprell), директор по внешним связям Vodafone, говорит: «Мы запустили DreamLab в Великобритании чуть более года назад, и за короткий промежуток времени это сделало возможным проведение жизненно важных исследований. Этот новаторский проект демонстрирует мощь технологии: просто загрузив приложение DreamLab, вы можете внести реальный вклад в профилактику рака».