Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Přínosy umělé inteligence: Algoritmy vědcům pomáhají urychlovat vývoj protinádorových léčiv

Při hledání účinné léčby nádorových onemocnění budou hrát stále větší roli algoritmy umělé inteligence. Metody strojového učení totiž dokážou výrazně snížit čas, úsilí a náklady spojené s vývojem nových léčiv.

Na jejich objevování spolupracují informatici z katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze s vědci z Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

„Podařilo se nám vyvinout postup, který je s využitím nástrojů umělé inteligence schopen z mikroskopických obrázků vyhodnotit účinek vybraných léčiv na kulturu nádorových buněk.

Pravděpodobnost správné klasifikace do jedné ze tří skupin u naší metody překračuje 98 procent, čímž překonáváme předchozí metody,“ říká prof. Jan Kybic, vedoucí skupiny Algoritmy pro biomedicínské zobrazování z FEL ČVUT.

To otevírá cestu k mnohem jednoduššímu vysokokapacitnímu buněčnému screeningu, který přispěje k rychlejšímu vývoji nových protinádorových léčiv.

Při hledání účinné léčby nádorových onemocnění budou hrát stále větší roli algoritmy umělé inteligence. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP
Při hledání účinné léčby nádorových onemocnění budou hrát stále větší roli algoritmy umělé inteligence. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP

Využití AI v praxi

Umělá inteligence a její praktické aplikace nacházejí v medicíně rozsáhlé využití. Dnes se již rutinně používají v radiologické diagnostice, v histopatologii nebo při endoskopickém vyšetření. „Novou aplikací, kterou jsme rozvinuli ve spolupráci s týmem prof. Kybice na FEL ČVUT v Praze, je využití AI v oblasti vývoje léčiv.

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,”…

…vysvětluje doc. MUDr. Marián Hajdúch, Ph. D., ředitel Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) Lékařské fakulty Univerzity Palackého a lékařský ředitel Národního ústavu pro výzkum rakoviny (NÚVR).

Prof. Jan Kybic, Foto: Petr Neugebauer
Prof. Jan Kybic, Foto: Petr Neugebauer

Mikroskopické snímky

Dva výzkumné týmy a unikátní výzkumné infrastruktury CZ-OPENSCREEN a EATRIS-CZ proto vzájemně spojily síly k analýze obrazu buněk vystavených působení léčiv pomocí nástrojů umělé inteligence.

„Výsledky předčily naše očekávání, podařilo se nám rozlišit účinek i chemicky a mechanisticky velmi příbuzných látek.

V tomto projektu a úspěšné spolupráci s ČVUT budeme s potěšením pokračovat i v budoucnosti a rádi rozšíříme naši spolupráci i o další týmy zabývající se AI,” dodává doc. Marián Hajdúch.

Informatici z FEL ČVUT při analýze obrazů buněk využívají snímky z fázové kontrastní mikroskopie, které lze oproti konvenčním fluorescenčním snímkům získat snadněji a rychleji.

Navíc snímky z fázové kontrastní mikroskopie nepoškozují buňky a lze je tak využívat k zobrazování živých buněčných kultur. Fakta o výzkumu shrnuje článek publikovaný v prosincovém čísle vědeckého časopisu Computers in Biology and Medicine.

Metody strojového učení totiž dokážou výrazně snížit čas, úsilí a náklady spojené s vývojem nových léčiv. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP
Metody strojového učení totiž dokážou výrazně snížit čas, úsilí a náklady spojené s vývojem nových léčiv. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP

Superpočítač RCI zrychluje analýzu snímků i vyškolení neuronové sítě

Vědci při výzkumu využívají rozsáhlé banky chemických látek a přístrojového vybavení UMTM na LF UP, se kterými lze automaticky realizovat velké množství experimentů.

Časosběrné snímky, které zachycují reakci buněčných kultur vystavených účinkům léčiv, následně putují k počítačovému zpracování informatiků. Na FEL ČVUT projdou analýzou s využitím nástrojů umělé inteligence.

„Využíváme přitom konvoluční neuronovou síť, která už je vycvičená přímo na vstupních snímcích z fázové kontrastní mikroskopie.

Vyhodnocení účinku jedné kontrastní látky pak trvá řádově několik vteřin na obrázek za předpokladu, že je neuronová síť již vytrénovaná, což zabere několik dní,“ upřesňuje proces vyhodnocování dat prof. Kybic.

Při jejich zpracování vědci využívají superpočítač RCI v prostorách ČVUT, jehož robustní výpočetní výkon práci významně urychluje.

Nejnáročnější je ovšem síť naprogramovat a navrhnout vhodné algoritmy, což je výsledek práce mnoha měsíců, na které se podíleli zejména Denis Baručič a Sumit Kaushik, doktorand a postdoktorand z týmu prof. Kybice.

Na objevování nových léčiv spolupracují informatici z katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze s vědci z Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP
Na objevování nových léčiv spolupracují informatici z katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze s vědci z Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Foto: FEL ČVUT/ÚMTM Lékařské fakulty UP

Výzkum se rozšíří z jednotek na stovky chemických látek

Prof. Jan Kybic upozorňuje, že vysoce výkonný buněčný screening za standardizovaných podmínek je pouze jedním z mnoha kroků v procesu objevování léčiv.

Vědcům ze skupiny Algoritmy pro biomedicínské zobrazování na FEL ČVUT a Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci 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.

Související články
Psal se rok 1965 a lidstvo poprvé pohlédlo na tvář cizí planety. Sonda Mariner 4 poslala na Zemi historicky první snímek Marsu zblízka. Co tehdy vědci viděli? A proč to bylo překvapivé i trochu zklamání? Představte si to: červenec 1965, Amerika je ponořená do závodů o vesmír. Po sérii neúspěchů se americká NASA odhodlala poslat […]
Na mezinárodní přehlídce Paris Air Show předvádí česká firma Radalytica inovativní robotický systém RadalyX, který dokáže zrentgenovat celé letadlo přímo v hangáru. Využívá nejmodernější částicové detektory a dokáže zobrazovat složitou vnitřní strukturu výrobků.   Díky přenosnosti a vysoké mobilitě robotických ramen už tak nemusí majitel vozit stroj do laboratoře ani jej rozebírat či rozřezat. Typickým […]
Myší kosmonauti na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) odhalují tajemství dlouhodobého pobytu ve vesmíru – od chování v mikrogravitaci až po změny na úrovni genů. Od dob Apolla 17, kdy pět „lunárních myší“ obletělo Měsíc, až po současné experimenty na ISS se myši staly klíčem k pochopení toho, jak dlouhodobý pobyt ve vesmíru ovlivňuje (lidské) tělo. […]
Světově uznávaný botanik a vědec Roman Pavela přichází s trojicí nových bylinných čajů, které spojují tradiční znalosti s moderním výzkumem. Směsi zaměřené na duševní pohodu, trávení a hubnutí i ženské zdraví. Všechny čaje mají vědecky ověřené účinky a navazují na předchozí úspěšné produkty, které si získaly oblibu nejen mezi milovníky bylin.   Vědec Roman Pavela, […]
reklama
Historie
Rumunského playboye si jako loutku vodila Rudá královna
Rumunský korunní princ Karel je už od mládí velký bouřlivák. Večírky, pití, ženy. Ne nadarmo se mu přezdívá „Princ playboy“.   Nesrovná ho ani vojna, jak se domnívá jeho zoufalý otec Ferdinand I. Rumunský (1865–1927), který ho v roce 1913 pošle k pruskému regimentu. Od něj ale Karel (1893–1953) zběhne a v ukrajinské Oděse se tajně ožení se […]
Zlá Manda poštvala na lid Valdštejnovy vojáky
Je prý lakomá, krutá a bezcitná. Povídá se, že když její panství zachvátily rozsáhlé selské bouře, přikázala řadu vzbouřenců popravit. Těm ostatním pak nechala uřezat uši či nos!   Po svých rodičích z rodu Lobkoviců zdědí Marie Magdalena (1569–1633) nejen rozsáhlé statky, ale i mimořádný obchodní talent a činorodost. Její pozdější manžel Jan Rudolf Trčka […]
Děsili Vikingové křesťany nahotou?
„Je tomu skoro 350 let, co jsme my a naši praotcové osídlili tuto nádhernou zemi, ale nikdy předtím nedocházelo k takovému teroru, jakému my nyní čelíme ze strany pohanů,“ pohoršuje se středověký vzdělanec Alcuin z Yorku…V roce 793 zaútočili na klášter Lindisfarne u anglických břehů Vikingové.   Severští bojovníci z oblasti dnešní Skandinávie se zjevují […]
Utápěl Toulouse-Lautrec svůj komplex v absintu?
Pařížský Moulin Rouge hučí jako úl. Ve vzduchu je cítit směs kouře, alkoholu a parfémů. V rohu, trochu bokem od ostatních, posedává malý shrbený mužík s kulatými brýlemi a velikým nosem. V jedné ruce svírá skicák, ve druhé skleničku absintu.   Francouzský malíř a potomek starého aristokratického rodu Henri de Toulouse-Lautrec (1864–1901)  trpí od narození celou škálou nejrůznějších […]
Zajímavosti
Příběh lepidla: Od pazourkového oštěpu do kosmické lodě
Ač je lepidlo něco tak běžného, že o něm většinou nepřemýšlíme, i ono má svou historii. A přestože jde o technologii, která urazila velmi dlouhou cestu, v podstatě funguje na stejném principu jako v době kamenné.   Něco slepit pryskyřicí umí lidé už před 100 000 lety a odolnější dvousložkové lepidlo existuje 70 000 let, […]
B-21 Raider: Bombardér budoucnosti
Zvládne operovat ve velkých výškách, chlubí se obřím doletem a radary ho často nedokážou rozpoznat. Bombardér B-21 Raider sice tvarem připomíná letící bumerang – je však daleko ničivější.   Americkou armádu tlačí bota. V roce 1999 dostane nejvyšší velení zdánlivě alarmující zprávu. Pokud nezačne výroba nového strategického bombardéru, nastane mezera a od roku 2037 začne letectvo […]
Operace Sněžok: Jak se připravit na třetí světovou válku?
Tak trochu podle skautského motta „Vždy připraven!“ se řídí sovětské velení. Očekává třetí světovou válku a chce se na ni nachystat, a tak 14. září 1954 uspořádá vojenské cvičení, které má vojáky připravit na nukleární útok.   Všechno začíná o rok dřív, kdy vysoce postavený sovětský potentát Nikolaj Alexandrovič Bulganin (1895–1975) vydává výnos o cvičení […]
Sam Altman: Muž, který vypustil džina z lahve
Novináři se předhánějí v katastrofických scénářích. Objevují předpovědi, které slibují milionům lidí, že umělá inteligence ohrozí jejich práci. Mění se práce učitelů, copywriterů i žurnalistů samotných. A to vše, s trochou nadsázky, kvůli jednomu muži.   Narozeninová party je v plném proudu. Dort s osmi svíčkami vzbudí velký potlesk a malý Samuel Harris Altman (*1985) ze St. Louis v […]
Záhady a napětí
Prokletí rodiny Everettů: Zamířili její členové do paralelního světa?
Za svého života nesklidil tolika uznání, po své předčasné smrti se ale myšlenky amerického fyzika Hugh Everetta III. (1930–1982) konečně dostávají k širší veřejnosti. Když jeho dcera Elizabeth (1957–1996) spáchá sebevraždu, zanechá po sobě poslední vzkaz. V něm píše, že se po své smrti znovu setká se svým již zesnulým otcem. Ovšem v jiném, paralelním vesmíru. Že by […]
Černé školy mlynářů: Učili se ve mlýnech temné magii?
Za zdmi starých mlýnů se šeptala zakázaná slova, kreslila se znamení a uzavíraly smlouvy, které nepatřily do tohoto světa. Říkalo se, že kdo ovládne proud vody a točící se kámen, může ovládnout i čas nebo démony. Jde jen o folklorní bludy, nebo se zasvěcení ve mlýnech skutečně učili temné magii?   Za svitu měsíce se […]
Rollrightské kameny – místo, kde proudí tajuplná síla?
Muži se drží ve skupině a chrání svého krále. Ruce zemdlené dlouhým bojem, meče s krvavým ostřím. To všechno dokresluje děsivou scénu. Ona žena však nezná slitování. Upře pohled na oblohu a téměř křičí slova magického zaklínadla. Život se zastavuje, slunce na chvíli uhasíná. Co zbylo ze statečných rytířů? Jen obří dolmeny, Rollrightské kameny!   Na […]
Podivná Dubčekova smrt: Skutečně šlo jen o nehodu?
Alexander Dubček (1921–1992) je jedním z nejznámějších československých politiků 20. století. Mezinárodní veřejnost si ho pamatuje jako tvář Pražského jara, období politického uvolnění v roce 1968, kdy se pokouší prosadit takzvaný „socialismus s lidskou tváří“. Život známého politika končí náhle v roce 1992. Skutečně šlo jen o tragickou nehodu?   Dubčekův politický vzestup začíná po druhé […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Objevte malinký hrádek ve Slatiňanech
epochanacestach.cz
Objevte malinký hrádek ve Slatiňanech
Zatímco Kladruby nad Labem se specializují na chov starokladrubských běloušů, ve Slatiňanech najdeme krásné vraníky stejného plemene. V hipologickém muzeu v budově zámku se dozvíte více o chovu těchto koní, jsou tu vystaveny významné obrazy s koňskými motivy, sedla a postroje, některé exponáty připomínají využití koní ve vojenství, dopravě, honech či dostizích. Komplex Podhůra Můžete
Poctivý guláš s mrkví
tisicereceptu.cz
Poctivý guláš s mrkví
Při přípravě guláše se nemusíte bát občas zaimprovizovat. Co takhle guláš s mrkví? Suroviny na 8 porcí 2 lžíce slunečnicového oleje 1 kg libového hovězího masa 2 velké cibule 10 mrkví 2 lžíc
Že tofu nemá chuť? To se dá změnit
panidomu.cz
Že tofu nemá chuť? To se dá změnit
Bez cholesterolu, ale také bez chuti: Tofu má dobrou pověst ze zdravotního hlediska, s tou kulinární je to už horší. Ale jen když si s ním neumíte poradit. Řešením jsou marinády. Po dvou nebo třech hodinách v nálevu máte úplně jiné jiné tofu, chutě a aromata vsakuje jako houba. Tak se tradičně upravuje v Asii,
Z valašských luk až do vesmíru: České nápady, které mění svět
21stoleti.cz
Z valašských luk až do vesmíru: České nápady, které mění svět
Recyklují solární panely, obnovují mokřady, zachraňují půdu a jejich pozornost míří do vesmíru s cílem uklidit nepořádek, který po sobě lidstvo zanechává. Finalisté letošního ročníku soutěže E.ON Ener
Posledního zajatce 2. sv. války Sověti věznili přes 50 let
historyplus.cz
Posledního zajatce 2. sv. války Sověti věznili přes 50 let
„Kdo je tohle?“ podiví se slovenský lékař během návštěvy odlehlé ruské léčebny. „Nevím, je tu už asi 50 let. Nikdo mu nerozumí,“ odbude ho zřízenec. Návštěvníkovi to ale nedá a pacienta chvíli pozoruje. Zjistí, že jeho zdánlivě nesrozumitelné drmolení připomíná maďarštinu. Po krátkém pátrání vyjde najevo, že jde o zapomenutého zajatce z druhé světové války!
Douglas? Gottová už má asi dávno jiného!
nasehvezdy.cz
Douglas? Gottová už má asi dávno jiného!
Záhada je nejspíš vyřešena. Lidem vrtalo hlavou, proč se Ivana Gottová (49) nesetkala s Michaelem Douglasem (80), když hvězda filmu Osudová přitažlivost před nedávnem zavítala do Čech. Vždyť v minul
Vztah na „psí knížku“ nám vyhovuje!
skutecnepribehy.cz
Vztah na „psí knížku“ nám vyhovuje!
Svůj život jsem promarnila s nesprávným mužem a okamžik, kdy jsem potkala toho pravého, mě málem minul. Nikdy jsem nepatřila k děvčatům, která chtějí dělat kariéru, nebo jen ulovit bohatého chlapa a mít se dobře. Já chtěla najít hodného a chápavého muže a s ním si pořídit velkou rodinu. A našla jsem ho už za studií. Jmenoval se Martin, končil práva, nebyl
Čokoládové šneky
nejsemsama.cz
Čokoládové šneky
Kynuté čokoládové šneky jsou sladké pokušení, které vás nadchne svou bohatou čokoládovou náplní a nadýchaným těstem. Ingredience: ● 500 g hladké mouky ● 250 ml mléka ● 100 g cukru ● 50 g másla ● 2 žloutky ● 20 g droždí ● špetka soli ● 200 g čokolády ● 100 ml smetany ● 2 lžíce kakaa ● moučkový cukr na posypání Postup: Připravte kvásek z trochy vlažného mléka, lžíce cukru a droždí. Nechte vzejít. V míse smíchejte mouku,
Smrt uvařením: Do vroucí vody a oleje posílali špiony, křesťany i penězokaze
epochaplus.cz
Smrt uvařením: Do vroucí vody a oleje posílali špiony, křesťany i penězokaze
„Tvrdím, že se církev odchyluje od pravdy, když říká, že člověk nemůže učinit nic dobrého bez Boha,“ obhajuje v roce 1556 svoje názory statečně italský teolog Pomponio Algerio. Preláti s ním ale rozhodně nesouhlasí a nechají ho zaživa uvařit v oleji. Pomponio Algerio (1531–1556) je vysvlečen do naha, zatímco v kádi už se připravuje vroucí olej. Za chvíli ho
Livigno: kde se rodí šampioni
iluxus.cz
Livigno: kde se rodí šampioni
Zatímco Evropa se v létě houfně přesouvá k moři, sportovci a olympijské týmy míří opačným směrem – do horského ráje Livigno. Toto malebné městečko v italských Alpách, ležící ve výšce 1 816 metrů nad m
Tajemná Nessie: Plesiosaurus, úhoř, nebo jen kus dřeva?
enigmaplus.cz
Tajemná Nessie: Plesiosaurus, úhoř, nebo jen kus dřeva?
Mnozí tvrdí, že Nessie je prehistorická příšera uvízlá v jezeře po ustupujícím ledovci. Jiní se zase přiklání k názoru, že se jedná o obřího úhoře, který se do jezera dostal z moře. Další jsou skálope
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz