CMB / Getty Images
Viktiga takeaways
- Ny forskning visar att forskare har utvecklat artificiell intelligens för att hitta nya användningsområden för befintliga mediciner, en process som också kallas läkemedelsåteranvändning.
- Återanvändning av läkemedel kan minska den tidsram som det vanligtvis tar för att få godkännande för nya läkemedel, samt sänka risken i samband med säkerhetstester av nya läkemedel.
- Denna process har redan använts för att påskynda utvecklingen av läkemedel relaterade till COVID-19.
Ny forskning som publicerades tidigt denna månad av Ohio State University (OSU) visar att forskare har uppnått framgång med en maskininlärningsmetod för att avgöra om vissa läkemedel kan återanvändas för nya användningar. Denna forskarutvecklade process är viktiga framsteg, med tanke på att den snabbare kan identifiera läkemedelskandidater som kan återanvändas för att behandla ett antal sjukdomar, enligt rapporten publicerad iNature Machine Intelligenceden 4 januari.
"Detta arbete visar hur artificiell intelligens (AI) kan användas för att" testa "ett läkemedel på en patient, och påskynda hypotesgenerering och eventuellt påskynda en klinisk prövning", seniorstudieförfattare Ping Zhang, doktor, en biträdande professor i dator vetenskap och teknik och biomedicinsk informatik vid OSU, sa i ett pressmeddelande. "Men vi kommer aldrig att ersätta läkaren - läkemedelsbeslut kommer alltid att fattas av läkare."
Återanvändning av läkemedel är naturligtvis inte nytt. Ett exempel? Botox-injektioner, som först godkändes för att behandla korsade ögon, användes vidare som en migränbehandling såväl som kosmetiskt för att minska uppkomsten av rynkor. OSU-studien fokuserade på återanvändning av läkemedel som förhindrar hjärtsvikt och stroke hos patienter med kranskärlssjukdom men visade att ramverket kunde tillämpas på de flesta sjukdomar.
Studiens användning av artificiell intelligens påskyndar en process som redan var utformad för att minska den tidsram det tar att få godkännande av nya läkemedel, enligt National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS).
"Många medel som är godkända för andra användningar har redan testats på människor, så detaljerad information finns tillgänglig om deras farmakologi, formulering och potentiella toxicitet", konstaterar NCATS webbplats. "Eftersom ombyggnad bygger på tidigare forsknings- och utvecklingsinsatser kan nya kandidatterapier vara redo för kliniska prövningar snabbt, vilket påskyndar sin granskning av Food and Drug Administration och, om de godkänns, deras integration i vården."
Återanvändning av läkemedel kan också sänka risken i samband med säkerhetstester av nya läkemedel, enligt pressmeddelandet.
Vad detta betyder för dig
I framtiden, med hjälp av AI, kan återanvändning av läkemedel vara en snabbare och mer strömlinjeformad process. Att godkänna läkemedel som remdesivir för COVID-19 kan vara en snabbare process.
Hur identifieras droger för återanvändning?
Innan Zhang och hans medforskare i OSU-studien dök in i fördelarna med läkemedelsåteranvändning hävdade att "guldstandarden" vid läkemedelsprovning fortfarande är randomiserade kliniska prövningar för att bestämma läkemedlets effektivitet mot en sjukdom.
”[Men] maskininlärning kan stå för hundratals - eller tusentals - mänskliga skillnader inom en stor befolkning som kan påverka hur medicin fungerar i kroppen", noterar pressmeddelandet. "Dessa faktorer, eller förvirrare, som sträcker sig från ålder, kön och ras till sjukdoms svårighetsgrad och närvaron av andra sjukdomar, fungerar som parametrar i den djupinlärande datoralgoritmen som ramverket bygger på."
Förfarandet för att identifiera läkemedel för återanvändning innebär att ett laboratorium först utvecklar en "analys", en process som gör det möjligt att övervaka substansens effektivitet, berättar Pek Lum, doktor, medgrundare och VD för Auransa, ett AI-driven läkemedelsföretag. Mycket bra.
"Ett bibliotek med redan lanserade föreningar (kan vara i tiotusentals) som kan återanvändas kommer att screenas (testas) för effektivitet med hjälp av analysen", förklarar Lum. “När ett läkemedel som återanvänds har identifierats genom en skärm kommer det att testas ytterligare i laboratoriet för effektivitet i den föreslagna användningen. I vissa fall, om föreningen redan har testats i kliniska prövningar med en acceptabel säkerhetsprofil för en liknande indikation eller vid nödsituationer som pandemin, kan den gå direkt in i kliniska prövningar utan att behöva visa prekliniska djur säkerhet igen. ”
Medan de återanvändda läkemedlen fortfarande kommer att behöva genom kliniska prövningar för att visa effektivitet vid den nya användningen, säger Lum att läkemedelsåteranvändning är ett mycket användbart sätt att starta ett läkemedelsprogram "eftersom det kan gå igenom många steg som behövs eller åtminstone , bör man kunna lära sig om det återanvändda läkemedlet genom tidigare genererade data. "
Återanvändning för COVID-19
Om du undrar om återanvändning av läkemedel kan användas för att påskynda processen för att förebygga och behandla COVID-19 är svaret ja - och det har det redan gjort.
"Ansträngningen att identifiera redan lanserade läkemedel som kan återanvändas för COVID-19 började tidigt i pandemin", säger Lum. ”Labs började testa redan kända antivirala läkemedel mot COVID-19 [med hjälp av screeningprocessen] som nämns ovan. Till exempel testades remdesivir och visade sig vara effektiv i COVID-19-relevanta analyser och försök för att testa det startades mycket snabbt. ”
Stephen T.C. Wong, doktor, professor i datavetenskap, systemmedicin och bioteknik inom onkologi vid Houston Methodist Research Institute, instämmer och tillade att Remdesivir är ett läkemedel som ursprungligen utformades för att bekämpa ebola.
"Det här exemplet involverar inte någon sofistikerad AI-analys på grund av nödsituationen i COVID-19-situationer som kräver snabba, omedelbara åtgärder, men det följer fortfarande de fyra stegen i ompositionering av läkemedel", säger Wong till Verywell.
Hur hjälper AI?
Wong påpekar att AI täcker mycket större läkemedelskandidater som söker utrymmen än enskilda forskare eller kliniker.
"På makronivå kan AI hjälpa till att identifiera rätt tidpunkt och dosering för att administrera ett läkemedel som återanvänds effektivt", säger han. "Till exempel, genom utvinning av elektroniska medicinska journaler, kan AI identifiera" signaturen "för dåliga resultat längs tidslinjen för sjukhusvistelse och styra fördelningen av resurser (t.ex. ventilatorer) och tidpunkten för tillämpning av olika terapier."
På mikronivå kan "AI hjälpa till att förstå de biomolekyler som är involverade i sjukdomsorsak och behandling, vilket ger bättre matchning mellan ompositionerade läkemedel och målproteiner och identifierar potentiella negativa biverkningar", säger Wong.
Sammantaget är kärnan i AI, säger Wong, att den kan svepa ett sökutrymme för läkemedelskandidater bortom mänsklig förmåga, samt "analysera och kvantifiera" data som kan leda till bättre beslutsfattande och läkemedelspositionering för att förbättra människors hälsa.
