Algoritmy z ČVUT zrychlují boj s nádory
Nejen lékaři, ale také IT odborníci. S pomocí superpočítače a umělé inteligence se společně zapojují do boje proti rakovině.
DEJVICE Moderní technologie podle expertů dokážou výrazně snížit čas, úsilí a náklady spojené také s vývojem nových léčiv proti zhoubnému bujení. Vyplývá to z výsledků aktuální studie na níž spolupracují odborníci z pražské Fakulty elektrotechnické (FEL) ČVUT, Národního ústavu pro výzkum rakoviny spolu s lékaři olomoucké Univerzity Palackého (UP).
„Dva výzkumné týmy a unikátní výzkumné infrastruktury vzájemně spojily síly k analýze obrazu rakovinotvorných buněk vystavených působení léčiv pomocí nástrojů umělé inteligence,“komentoval výzkum Radovan Suk z FEL ČVUT. Cíl výzkumu zahrnuje využití umělé inteligence v oblasti vývoje léčiv. Badatelé už získali zajímavé výsledky.
„Podařilo se nám vyvinout postup, který je spolu s využitím nástrojů umělé inteligence schopen z mikroskopických obrázků vyhodnotit účinek vybraných léčiv na kulturu nádorových buněk,“sdělil Jan Kybic, vedoucí skupiny Algoritmy pro biomedicínské zobrazování z FEL ČVUT.
Zrychlený vývoj léčiv
Pravděpodobnost správné klasifikace do jedné ze tří užívaných skupin překračuje 98 procent. Tyto výsledky významně překonávají předchozí identifikační metody, což poskytuje vědcům nové možnosti v boji se zákeřným onemocněním.
„Otevírá to cestu k mnohem jednoduššímu vysokokapacitnímu buněčnému screeningu (vyšetřování chorob v jejich časných stádiích, pozn. red), který přispěje k rychlejšímu vývoji nových protinádorových léčiv,“vysvětlil přínos výzkumu Jan Kybic.
IT experti z FEL ČVUT při analýze obrazů buněk využívají snímky z fázové kontrastní mikroskopie, které lze oproti běžně používaným fluorescenčním snímkům získat snadněji
a rychleji. Navíc obrázky, opatřené zmíněnou technologií, nepoškozují buňky. Lze je tak využívat k zobrazování živých buněčných kultur.
„Dlouhodobě jsme se domnívali, že z reakce buněk na potenciální léčivo v čase lze odhadnout mechanismus jeho účinku, který je ovšem lidským okem a mozkem nevyhodnotitelný,“řekl Marián Hajdúch, mimo jiné lékařský ředitel Národního ústavu pro výzkum rakoviny.
S tímto problémem právě pomáhají IT odborníci. Spolupráce informatiků a lékařů v zásadě vypadá tak, že badatelé mají k dispozici chemické
látky a přístrojové vybavení, s nimiž lze provádět velké množství experimentů. Časosběrné snímky z nich pak putují k počítačovému zpracování odborníkům z FEL ČVUT.
„Vyhodnocení účinku jedné kontrastní látky trvá řádově několik vteřin na obrázek,“sdělil Kybic. Při jejich zpracování vědci využívají superpočítač v prostorách ČVUT, jehož robustní výpočetní výkon práci významně urychluje. Nejnáročnější je ovšem síť naprogramovat a navrhnout vhodné algoritmy, což představuje výsledek práce mnoha měsíců.
Popisovaný screening za standardizovaných podmínek je však pouze jedním z kroků v procesu objevování léčiv.
Smrtící bujení
„Vědcům se zatím podařilo tímto způsobem analyzovat účinek několika chemických látek. V dalších fázích výzkumu bude potřeba velikost souboru rozšířit na řádově stovky. Vědci budou rovněž zohledňovat různé mechanismy účinku a případně více typů buněčných linií a další faktory,“popsal plány Radovan Suk. Lékaři jsou s dosavadní spoluprací s ČVUT spokojeni. „Výsledky předčily naše očekávání, podařilo se nám rozlišit účinek i chemicky a mechanisticky velmi příbuzných látek,“uvedl Marián Hajdúch.
Aktuální data Českého statistického úřadu (ČSÚ) uvádějí, že na zhoubné novotvary v metropoli zemřelo v prvním pololetí loňského roku více než 1 400 osob. Pro porovnání, za stejné období v roce 2018 se tato onemocnění stala osudnými pro přibližně 1 600 pacientů. Během prvních šesti měsíců roku 2022 se nejčastějším fatálním zhoubným onemocněním staly choroby zasahující dýchací cesty. Na druhém místě se umístily novotvary tlustého střeva.