Νέα τεχνολογία AI για την πρόβλεψη κυτταρικών αντιδράσεων
Η ικανότητα ελέγχου της κατάστασης ενός κυττάρου με σκοπό την κατεύθυνσή του αποτελεί μία από τις πιο σημαντικές προκλήσεις στις βιοεπιστήμες, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης φαρμάκων, της θεραπείας του καρκίνου και της αναγεννητικής ιατρικής. Ωστόσο, η αναγνώριση του κατάλληλου φαρμάκου ή γενετικού στόχου για αυτόν τον σκοπό είναι εξαιρετικά δύσκολη. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, ερευνητές από το KAIST ανέπτυξαν ένα μαθηματικό μοντέλο που προσομοιώνει την αλληλεπίδραση μεταξύ κυττάρων και φαρμάκων με έναν τρόπο που θυμίζει «τουβλάκια Lego»—διασπώντας τα και επανασυνδυάζοντας τα—ώστε να δημιουργήσουν μια νέα τεχνολογία AI που μπορεί να προβλέψει όχι μόνο νέες αντιδράσεις κυττάρων-φαρμάκων που δεν έχουν δοκιμαστεί ποτέ πριν, αλλά και τις επιδράσεις αυθαίρετων γενετικών παρεμβάσεων.
Η ανάπτυξη της γενετικής AI τεχνολογίας
Στις 16 Οκτωβρίου, το KAIST (Πρόεδρος Κουάνγκ Χιουνγκ Λι) ανακοίνωσε ότι μια ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Κουάνγκ-Χιουν Τσο από το Τμήμα Βιομηχανικής και Εγκεφαλικής Μηχανικής, ανέπτυξε μια τεχνολογία βασισμένη σε γενετική AI ικανή να εντοπίζει φάρμακα και γενετικούς στόχους που μπορούν να καθοδηγήσουν τα κύτταρα προς μια επιθυμητή κατάσταση. Η έννοια του «λανθάνοντος χώρου» είναι ένας αόρατος μαθηματικός χάρτης που χρησιμοποιείται από την AI για τη δημιουργία εικόνας, προκειμένου να οργανώσει τα βασικά χαρακτηριστικά αντικειμένων ή κυττάρων. Η ερευνητική ομάδα κατάφερε να διαχωρίσει τις αναπαραστάσεις των καταστάσεων των κυττάρων και των επιδράσεων των φαρμάκων μέσα σε αυτόν τον χώρο και στη συνέχεια να τις επανασυνδυάσει για να προβλέψει τις αντιδράσεις προηγουμένως μη δοκιμασμένων συνδυασμών κυττάρων-φαρμάκων.
Επικύρωση της μεθόδου και εφαρμογές
Η ομάδα επικύρωσε αυτήν την προσέγγιση χρησιμοποιώντας πραγματικά πειραματικά δεδομένα. Ως αποτέλεσμα, η AI εντόπισε μοριακούς στόχους ικανούς να επαναφέρουν τα κύτταρα του καρκίνου του παχέος εντέρου σε μια κατάσταση παρόμοια με αυτήν των φυσιολογικών κυττάρων, κάτι που η ομάδα επιβεβαίωσε αργότερα μέσω κυτταρικών πειραμάτων. Αυτή η ανακάλυψη αποδεικνύει ότι η μέθοδος δεν περιορίζεται μόνο στη θεραπεία του καρκίνου—λειτουργεί ως μια γενική πλατφόρμα ικανή να προβλέπει διάφορες μη εκπαιδευμένες μεταβάσεις καταστάσεων κυττάρων και αντιδράσεις σε φάρμακα. Με άλλα λόγια, η τεχνολογία δεν καθορίζει μόνο αν ένα φάρμακο είναι αποτελεσματικό, αλλά αποκαλύπτει και τον τρόπο λειτουργίας του μέσα στο κύτταρο, καθιστώντας την επιτυχία ιδιαίτερα σημαντική.
Η έρευνα παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για το σχεδιασμό μεθόδων που θα προκαλέσουν επιθυμητές αλλαγές στην κατάσταση των κυττάρων. Αναμένεται να έχει ευρείες εφαρμογές στην ανακάλυψη φαρμάκων, τη θεραπεία του καρκίνου και την αναγεννητική ιατρική, όπως η αποκατάσταση κατεστραμμένων κυττάρων σε υγιή κατάσταση. Ο καθηγητής Κουάνγκ-Χιουν Τσο δήλωσε: «Εμπνευσμένοι από την AI που δημιουργεί εικόνες, εφαρμόσαμε την έννοια του ‘διευθυντικού διανύσματος’, μια ιδέα που μας επιτρέπει να μετασχηματίζουμε τα κύτταρα προς μια επιθυμητή κατεύθυνση». Πρόσθεσε ότι «αυτή η τεχνολογία επιτρέπει ποσοτική ανάλυση του πώς συγκεκριμένα φάρμακα ή γονίδια επηρεάζουν τα κύτταρα και προβλέπει ακόμη και προηγουμένως άγνωστες αντιδράσεις, καθιστώντας την ένα εξαιρετικά γενικεύσιμο πλαίσιο AI».
