Tekoäly lääketieteessä: rokotteiden kehitys, onkologian diagnostiikka ja lääkkeiden luominen

Akuutit sairaudet eroavat pääsääntöisesti kroonisista nopealla etenemisellään. Jos havaitaan

taudin uusi kanta, niin se on mahdollistaKorkea tarttuvuus yhdistettynä eri yhteisöjen läheisiin yhteyksiin nykymaailmassa voi nopeasti johtaa hoitoa vaativien tapausten eksponentiaaliseen lisääntymiseen. Kaikki tämä asettaa hallituksille ja terveydenhuoltoinfrastruktuurille valtavan paineen ryhtyä kiireellisiin toimiin leviämisen rajoittamiseksi ja hoidon järjestämiseksi normaalin sosiaalisen ja taloudellisen elämän palauttamiseksi.

Lääkeyhtiöt kutsutaan pelaamaan tätätärkeä rooli. Tekoälyn (AI) ja muiden kehittyneiden analyyttisten tekniikoiden avulla ne voivat nopeuttaa tarvittavien hoitojen kehittämistä ja levittämistä.

Rokotteiden kehitysvaiheet

Juuri kiireellisyyden tunneakuutteihin tartuntatauteihin liittyvä, voi nopeuttaa rokotteen hankkimista. Välittömän toiminnan tarve yhdistää ja houkuttelee joukon toimijoita - tutkijoista ja kliinisistä ammattilaisista sääntelyviranomaisiin ja valmistajiin - kehittämään tehokkaita hoitoja terveydenhuollon ammattilaisille mahdollisimman pian.

Kuitenkin jopa väsymättömällä ja määrätietoisellanäillä tiimeillä voi kestää vuosia täyden kehitystyön suorittaminen. Ennen kuin tuote on valmis markkinoille, sinun on käytävä läpi useita vaiheita. Nimittäin:

• Tutkimusvaihe:tuhansien mahdollisten kaavojen kehittäminen rokoteehdokkaiden valintaa varten sekä immuunivasteen tutkimus.

•Prekliiniset vaiheet:laboratorioanalyysi sopivien antigeenien määrittämiseksi rokotteen konseptin ja rakenteen kehittämiseksi.

•Kliiniset tutkimukset:rokotteen testaaminen testiryhmissä, joilla on erilaiset ominaisuudet.

•Vaatimustenmukaisuuden tarkistus ja sertifiointi:rokotteen turvallisuuden ja lainmukaisuuden tarkistaminen.

• Tuotanto ja laadunvalvonta:lääkkeiden tuotanto massarokotuksiin valmistautumiseksi.

Jokainen vaihe on välttämätön tehokkuuden jatuotettavan rokotteen turvallisuus kaikkien sivuvaikutusten havaitsemiseksi ajoissa ja rokotteen massatuotanto tapahtuu jatkuvasti, kunnes taudin uhka on minimoitu.

Historiallinen monimutkaisuus, sääntely ja kustannuksetjokainen näistä vaiheista hidasti vastausta uusiin lääketieteellisiin ongelmiin. Tekoälytekniikoiden ansiosta voimme nyt nopeuttaa uusien lääkkeiden hankkimista ja käyttöönottoa.

Kuinka tekoäly auttaa tässä prosessissa?

Vaikka ei voida odottaa välitöntä menestystäVastaamalla rokotteen kehittämisen haastavaan haasteeseen voimme ryhtyä toimiin voittaaksemme joukon rajoituksia ja pullonkauloja, jotka estävät meitä saavuttamasta tavoitetta. Automaattisen data-analyysin ja vaiheittaisten visualisointien edistyminen rokotteen etsinnän kaikissa vaiheissa auttaa poistamaan joitain näistä rajoituksista, mikä nopeuttaa rokotteiden kehitysprosessia ja yksinkertaistaa tuotannon laajentamista.

Tässä on joitain haasteita, jotka tekoäly voi ratkaista kussakin vaiheessa.

Tutkimus / prekliiniset vaiheet

Lääkekehityksen alkuvaiheet ovat useinsisältää prosessin ehdokasrokotteiden valitsemiseksi aiempien tutkimusten ja hoitotulosten perusteella. Tutkijat voivat tekoälyn avulla manipuloida valtavia digitaalisen tiedon kirjastoja (esimerkiksi analysoida tuhansien lääkeyhdisteiden ominaisuuksia seulonnassa) huomattavasti suuremmalla tarkkuudella kuin manuaalinen käsittely.

Niinpä Valkoinen talo ja ryhmä tutkimuksia maaliskuussainstituutit ja yritykset kutsuivat tekstintunnistuksen kanssa työskenteleviä ML-insinöörejä analysoimaan 30000 tieteellisen julkaisun aineistoa COVID-19: stä tiivistämään tarvittavat tiedot, jotka auttaisivat rokotteiden ja lääkkeiden kehittämistä. DeepMind liittyi tutkimukseen. Suuriin genomitietoihin koulutetun algoritmin avulla he pystyivät tunnistamaan virukseen liittyvien proteiinien rakenteen.

Tekoälyä voidaan käyttää myös näissä vaiheissa DNA: n sekvensoimiseksi suuresta joukosta ihmisiä, jolloin lääketieteen ammattilaiset voivat suorittaa geneettisen sovituksen ja immuunivasteen testit.

Kliininen kehitys ja tutkimukset

Kun olet löytänyt sopivat yhteydet, aloitatestit todellisissa olosuhteissa. Eri potilaat reagoivat lääkkeeseen eri tavalla riippuen tekijöistä, kuten ikä ja sairaushistoria. Siksi testien tulisi olla kattavia ja kattaa jopa ne epätodennäköiset tapaukset, joissa potilas ei ehkä hyväksy lääkettä hyvin.

Harjoittelemalla syvällisiä oppimisalgoritmejatutkijat voivat suorittaa nämä tutkimukset aiemmin käsittämättömässä mittakaavassa, jo ennen kandidaattirokotteen fyysistä soveltamista potilaiden testaamiseen. Potilaan digitaalinen kaksos voi helpottaa suuresti kliinisiä tutkimuksia. Sijoittamalla lääkkeen digitaalianalogin ihmiskehon digitaaliseen analogiin tutkijat voivat nähdä, kuinka lääke olisi vuorovaikutuksessa kyseisen organismin kanssa. Näitä algoritmeja voidaan käyttää vasta-aineiden tunnistamiseen ja valitsemiseen tartuntatautien torjumiseksi parantamalla dramaattisesti nopeutta ja kustannuksia. Lisäksi testauksen nopeuttamiseksi voidaan käyttää kehittynyttä analyysiä ja ihmisten reaktioiden visualisointia potentiaalisiin rokotteisiin, mikä mahdollistaa entistä kehittyneemmän analyysin ja vähemmän virheitä.

Tuotanto ja laadunvalvonta

Kun sääntelyelin on hyväksynyt rokotteenalkaa intensiivinen prosessi kehittää ja toimittaa lääkkeitä laajaan sairaaloiden ja klinikoiden verkostoon. Tässä vaiheessa lääkevalmistajilla on merkittäviä tekijöitä, jotka edellyttävät nopeaa päätöksentekoa, kuten käytettävissä oleva tuotantomäärä, lääkkeen laatu ja optimaaliset pakkauspäätökset.

Yhdistämällä tekoäly ja sovelluspohjaiset tekniikatanturit, valmistajat voivat käyttää yksityiskohtaisia ​​tietoja toimitusketjujen tehokkuuden parantamiseksi. Tekoäly auttaa ennustamaan tietyn lääkkeen tuotantosyklin kestoa ja rakentamaan optimaalisen suunnitelman tuotantolinjojen lataamiseksi. Tekoälyn tehtäviin kuuluu lisäksi kriittisten tuotantoalueiden tunnistaminen, viallisten tuotteiden etsiminen, seisokkien ennustaminen, laiteviat ja korjausten suunnittelu. Tämä voi johtaa energiankulutuksen parempaan optimointiin, vähentää tarpeettomia käyttökustannuksia, poistaa tarjonnan ja kysynnän epätasapainon valmistusprosessissa ja vähentää tuotteen pilaantumisen riskiä myynnin aikana.

Universaalit avustajat

Tekoäly ei vain auta rokotteiden kehittämisessä.Esimerkiksi pandemian aikana Botkin.AI-foorumi käytti tekoälyä keuhkokuvien alkuperäisten oireiden havaitsemiseen keuhkojen kuvista. Tämän ansiosta potilaat voivat saada tarvittavan hoidon lyhyessä ajassa taudin varhaisimmissa vaiheissa ja välttää komplikaatioita.

Lisäksi nykyaikaiset tekniikat ovat laajalti käytössäkäytetään myös muilla lääketieteen aloilla. Esimerkiksi insuliinin tuotannossa on varmistettava komponenttien kanssa työskentelyn korkea tarkkuus sekä tuotantolinjojen ja työpajojen ihanteellinen puhtaus. Kaikkien vaatimusten täyttämiseksi Biopharmax otti käyttöön älykkäät ohjaimet, jotka yhdessä operaattorityöasemien ja hajautettujen ohjausjärjestelmien kanssa auttoivat saavuttamaan tuotantoprosessien yksityiskohtaisen visualisoinnin. Tämän avulla reaaliajassa voidaan hallita tarkasti insuliinin vapautumisen kaikkia vaiheita ja noudattaa korkeita terveysstandardien ja tarkkuuden kriteerejä.

Toinen ongelma, jota on käsiteltävädigitaalinen tekniikka - pitkä odotus hoidettaessa syöpäpotilaita tutkimuksesta terapiaan. Yhdessä Tennesseen (USA) klinikoista onkologian osaston kävijöiden oli odotettava tutkimusta viisi tuntia, ja niin vakavan diagnoosin kuin syöpä, aika on arvokkain resurssi. Palveluehtojen lyhentämiseksi lääkäriorganisaatio on integroinut erikoistuneet ohjelmistot. Nykytilan analysoinnin jälkeen ratkaisu antoi suosituksia erilaisille menettelyille ja prosesseille: optimaalisen aikataulun laatiminen, rakennuksen tilan uudelleenjärjestäminen, ylimääräisen henkilöstön palkkaaminen tiettyihin tehtäviin, investointi uusiin analyysilaitteisiin. Kaikkien toimien toteuttamisen jälkeen odotusaika lyheni 25%.

Nopeampi hoito hätätilanteissa

Virustartunnan voi aiheuttaaennakoimattomat haasteet kansanterveyden hallinnossa mukana oleville, poliitikoista ja terveysviranomaisista lääkäreihin ja valmistajiin. Ensimmäiset voivat toteuttaa kiireellisiä toimenpiteitä infektion tunnistamiseksi ja tunnistettujen polttopaikan paikallistamiseksi, jälkimmäiset joutuvat usein lisääntyneen paineen alaisiksi vaatien tehokkaan hoidon etsimistä nopeasti. Rokotteiden kehittämiseen on löydettävä vain uusi tehokas tapa - ja miten kuva havaittujen tapausten hoidosta muuttuu, terveysinfrastruktuurin taakka vähenee ja toipuminen kiihtyy.

Innovatiivisten tekniikoiden kyvyt sallivatkehitykseen osallistuvat työskentelevät nopeammin vaikeissa olosuhteissa. Tekniikat, kuten syvällinen oppiminen ja edistynyt datan visualisointi, antavat tutkijoille mahdollisuuden rakentaa nykyisen tutkimuksen koko joukko ja samalla voittaa haasteet löytää sopivia hoitoja uusille viruksille. Tekoäly voi käsitellä valtavia määriä tietoja, joiden avulla lääkärit voivat aloittaa testauksen lupaavimmilla lääkkeillä. Esimerkiksi etsiessään parannuskeinoa koronavirukselle AI ehdotti apoptoosia indusoivia lääkkeitä - aineita, jotka tappavat syöpäsoluja. Tietotekniikasta on hyötyä lääkkeiden valmistuksessa ja jakelussa, jossa valmistajat työskentelevät voimakkaasti nopeuttaakseen huumeiden käyttöönottoa haastavassa pandemiassa.

Katso myös:

Andromedan halo lähestyy galaksiamme. Kerromme miksi se on tärkeää

Koronaviruksen oireet lapsilla. Mihin sinun tulisi kiinnittää huomiota?

Katso lähimmät kuvat Auringon pinnasta