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.

reklama
Související články
Akutní i chronické leukemie patří mezi nádorová onemocnění krve a krvetvorby, pro která v současnosti neexistuje screeningový program zachycující nemoc v široké populaci. Na leukemii však může poukázat běžné vyšetření krevního obrazu – ať již v rámci pravidelných preventivních kontrol u praktického lékaře, nebo v případě příznaků. Důležitým předpokladem je, aby pacient určité symptomy rozpoznal […]
Země se rozechvěje. Ne z otřesů, ale z bilionů drobných nožek, které si prorazí cestu na povrch. Po sedmnácti letech ticha se do východní části Spojených států vrátí jedna z největších generací periodických cikád – Brood XIV. Tento přírodní fenomén přinese nezapomenutelný orchestr života, který nadchne vědce, fotografy i milovníky přírody.   Cikády Brood XIV […]
Každý den každý z nás vdechuje kyslík, který z velké části pochází z moří a oceánů. Ano, hlavním producentem tohoto plynu není deštný prales, ale drobné mikroskopické řasy a fytoplankton. A ten je teď v extrémním nebezpečí…    Nová vědecká studie přichází s alarmujícím zjištěním: mikroplasty narušují schopnost těchto organismů fotosyntetizovat, což může mít dalekosáhlé […]
Když v 19. století v pouštích středního Egypta objevili archeologové ruiny El-Amarny, nejprve se domnívali, že jde o obyčejné město. Postupem času ale jejich údiv rostl. Na starých nápisech se objevoval název města Achetaton a jméno faraona, který odtud vládl a které do té doby nikdo neznal…   To jméno bylo Achnaton (?–asi 1336 př. n. l.) […]
reklama
reklama
Historie
Mohou být krásné i veřejné záchodky?
Skotský ostrov Bute v zálivu Firth of Clyde se může pochlubit mnoha pamětihodnostmi v čele se slavným novogotickým palácem Mount Stuart a rozvalinami středověkého hradu. Největší atrakcí jsou zde ale nejzachovalejší veřejné záchodky z viktoriánské doby v přístavu Rothesay.   Stavba veřejných toalet v Rothesay vyšla v roce 1899 na 530 liber, což by s ohledem na inflaci v přepočtu […]
Cvrnkalo se do důlku už ve starověkém Egyptě?
Kuličky patří k oblíbené zábavě po celém světě. Jsou známé nejen z Egypta, ale také z aztéckých nalezišť a vyskytují se v pohřebištích původních obyvatel Severní Ameriky   Již na začátku 20. století archeologové v lokalitě u pákistánského Mohendžodara nalezli kamenné kuličky z doby kolem roku 2500 př. n. l. O kuličkách píše i básník Publius Ovidius Naso (43 př. n. […]
Jak vládla královna Hollywoodu?
Její nevinný výraz a plachý pohled ji skvěle pasují do rolí mladičkých dívenek. Mary Pickfordová v nich poblázní doslova celý svět.   Je jí sedm let, a už je polovičním sirotkem. Aby matka měla na obživu pro sebe a své tři děti, bere na byt nájemníky. Jeden z nich je divadelní manažer, který shání herce […]
Bitva u Fontenoy: Musel vévoda sníst své boty?
„Buď dojdu do Paříže, nebo sním své boty!“ prohlásí sebevědomě mladičký vévoda z Cumberlandu. Věří, že porazit Francouze nebude tak těžké. Pravda, armáda Ludvíka XV. čelí na frontě v Rakouském Nizozemí velké spojenecké přesile. V jejím čele však stojí skutečný mistr svého řemesla.   V Evropě se roku 1744 opět rozhořely války o rakouské dědictví. […]
Zajímavosti
Klaun očkatý: Nejlepší kamarád mořské sasanky umí měnit pohlaví!
Málokterý živočich se natolik zapíše do lidských hlav jako právě oranžová ryba. Děti i dospělí ho znají především skrze animované dobrodružství o Nemovi. Podle jména to jsou sice šprýmaři, moc legrace ale s nimi není.   Klauna očkatého dorůstajícího až 11 centimetrů jako první přesně popíše francouzský vědec Georges Cuvier (1769–1832). Nemůže z ní spustit oči, a […]
Pouštní draci: Kamenné monumenty plné otazníků
Téměř 100 let si archeologové lámou hlavu nad pouštními draky, aby se nakonec ukázalo, že i když nemají zuby ani drápy, jsou smrtící hrozbou, která pravěkým lidem pomohla vyhubit celé zvířecí druhy.   Když ve 20. letech 20. století přelétají piloti britské RAF nad arabskými pouštěmi, spatří obří kamenné stavby. Některé jsou dlouhé sotva 100 […]
Delikvent a ochrnutý aristokrat: Setkání jim změní život!
Jeden řídí prosperující firmu, má rodinu, druhý žije z podpory a potlouká se životem bez cíle. Jeden sedí v invalidním vozíku, protože je ochrnutý, druhý seděl v base, protože krade jako straka. Nečekané setkání jim oběma změní život.   Philippe Pozzo di Borgo (1951–2023) pochází z francouzské aristokratické rodiny, řídí vinařský dům Champagne Pommery a […]
Vřes: Okrasa, ze které se vaří pivo
Nenápadná, ale houževnatá rostlina je zajímavá z mnoha různých důvodů. Své by vám o tom řekli hlavně ve Skotsku, kde je odnepaměti ikonickou rostlinou.   Tento nízko rostoucí trvalý keř se přirozeně vyskytuje v Asii, Severní Americe, v Grónsku a také v Evropě. Zde je dominantní rostlinou na mnoha planinách severu a západu kontinentu, které […]
Záhady a napětí
Nejtajemnější pohřebiště v Anglii: Kdo na něm skutečně odpočívá?
Sutton Hoo. Pod tímto zvláštním názvem se ukrývá tajuplné pohřebiště nacházející se nedaleko Woodbridge v anglickém hrabství Suffolk. Ačkoliv se na tomto místě našlo spoustu anglosaských artefaktů, stále není jasné, kdo je zde pohřbený. Jde snad o hrob anglosaského krále Rædwalda, který vládl ve východní Anglii a zemřel někdy kolem roku 627?   V roce […]
Indické město Ellora: Vzniklo s pomocí neznámé technologie?
V Indii leží kamenný zázrak, jeden z největších a nejzáhadnějších chrámových komplexů světa, jehož vznik je dodnes zahalen tajemstvím. Máme před sebou důkaz neobyčejné technologie, nebo jen mistrovskou ukázku lidské dovednosti? Jak staré jsou chrámy v Elloře – a kdo je vlastně vytvořil?   Představte si, že stojíte před horou, ve které vznikl precizně vyhloubený […]
Neznámé záhady Stonehenge: Jak je ve skutečnosti velké?
Stonehenge patří k nejznámějším a nejvíce fascinujícím megalitickým stavbám světa. Přestože je tento kamenný kruh už celá desetiletí předmětem intenzivního zkoumání, nové objevy ukazují, že jeho záhady ještě nejsou ani zdaleka vyčerpány. Je tento ve skutečnosti rozsáhlý komplex megalitickým pohřebištěm?   Nová odhalení na světoznámé lokalitě Stonehenge přinášejí zejména moderní technologie, jako je třeba radarové […]
HELP! Kdo vytvořil záhadné volání o pomoc objevené na satelitních snímcích?
Uživatelé služby Google Earth nedávno upozornili na mrazivé nápisy „HELP“ vyskládané z kusů dřeva a trubek na opuštěném pozemku v Los Angeles. Jsou jich tu celé desítky, což vzbuzuje obavy, že se tu kdosi ocitl v nebezpečí. Různé teorie dokonce spekulují, že nápisy mají co do činění s obchodováním s lidmi!   Od ledna letošního […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Největší parazit s dotykovým displejem
21stoleti.cz
Největší parazit s dotykovým displejem
Vši, blechy a tasemnice lidstvo doprovázejí po celou evoluční historii. Avšak největším parazitem moderní doby není žádný krev sající bezobratlý, nýbrž elegantní zařízení se skleněnou obrazovkou, navr
To poslední léto, kdy jsem byla ještě malá
skutecnepribehy.cz
To poslední léto, kdy jsem byla ještě malá
Básník tvrdí, že láska kvete jen jednou v žití. Ve svých sedmnácti letech jsem tomu uvěřila a domnívala jsem se, že se za Ladislava, svou první lásku, určitě provdám. Byla to krásná doba. Sedmnáct let. Věk, kdy má člověk ještě iluze. Ve škole jsme probírali básníka Jaroslava Seiferta, který hlásal, že jen jednou kvete v roce máj, jen jednou
Využívá Klepla milenka?
nasehvezdy.cz
Využívá Klepla milenka?
Herec Bob Klepl (67) rozhodně nesedí doma v bačkorách. Svěřil se, že má přítelkyni kterou ale zatím skrývá před světem. kuloárech se šušká, že má po svém boku další výrazně mladší partnerku, ale vz
Optimistická jeskyně: Ukrajinské podzemní bludiště krystalových zázraků
enigmaplus.cz
Optimistická jeskyně: Ukrajinské podzemní bludiště krystalových zázraků
Na západní Ukrajině, ukryta pod tenkou vrstvou sádrovce, leží Optimistická jeskyně – skutečné podzemní bludiště, které se pyšní stovkami kilometrů složitě propojených chodeb. Tato jeskyně, objevená te
Krémová polévka z cukety
tisicereceptu.cz
Krémová polévka z cukety
Výtečná krémová polévka z cukety doplněná sýrem zachutná nejen těm, kdo mají husté polévky v oblibě. Potřebujete 1 cuketu 1 cibuli olej 1 mrkev 2–3 brambory 2 stroužky česneku 1 l vývaru
Žid ve službách Himmlera psal o svatém grálu
historyplus.cz
Žid ve službách Himmlera psal o svatém grálu
„Měl byste se zachovat čestně,“ vyštěkne na Ottu Rahna důstojník SS. Výzkumník, který se znelíbil nacistické elitě, ví, co to znamená. Krátce po nepříjemném rozhovoru se vydává do tyrolských Alp, na poslední procházku ve svém životě.   Už v době vysokoškolských studií Němce Ottu Wilhelma Rahna (1904‒1939) nadchnou zmínky o katarech. Sami příslušníci středověkého náboženského
Zajímavé putování k sochám Václava Levého
epochanacestach.cz
Zajímavé putování k sochám Václava Levého
Zakladatel moderního českého sochařství a učitel J. V. Myslbeka byl ve svém tvoření plodný. Jeho zajímavá díla naleznete v Česku i za hranicemi. V lese, ve skalách, na hřbitovech, v chrámech… Tvorba Václava Levého má široký záběr a zajímavé motivy. Lesní sochy Had, Harfenice a kaplička Začátek výletu si naplánujte v obci Želízy. Od koupaliště
Ikonický styl Visionnaire v Indii
rezidenceonline.cz
Ikonický styl Visionnaire v Indii
Když indická realitní společnost BPTP svěřila vybavení interiérů svého projektu, postaveného v Novém Dillí, světoznámé italské značce Visionnaire, šlo vlastně o zakázku obdobnou modelům haute couture. Prototyp Villy Visionnaire v komplexu, který na rozloze téměř jednoho hektaru vyrostl v předhůří Aravalli Hills, byl míněn jako inspirace pro zájemce o pořízení domu snů. Představuje vysoce funkční
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
panidomu.cz
Vyzkoušeli jsme: Tablety, nebo gel?
Kdo nemá myčku, nepotřebuje ji. Kdo si ji jednou pořídí, už si život bez ní nedokáže představit. Patříte ke druhé skupině? Pak možná řešíte další dilema, jaký přípravek na mytí nádobí použít. Nabídka na trhu je bohatá, ale v zásadě nejčastěji volíme mezi práškem, tabletami a gelem. Pomiňme prášek, mnoho spotřebitelů ho odmítá s tím, že se
Pravdu o rodičích jsem zjistila až po letech
nejsemsama.cz
Pravdu o rodičích jsem zjistila až po letech
Jednoho dne mě dostihlo tajemství, které se mě přímo týkalo. Nemohla jsem s ním ale už nic dělat. Telefon mi v kanceláři zvonil často a když jsem ho v ten osudový den zvedala asi podvacáté, měla jsem za to, že půjde o pracovní záležitost. Tentokrát se ale jednalo o hovor, který změnil můj život. V
Classics Vintage Rally Healey: Výjimečný model ve třech variantách
iluxus.cz
Classics Vintage Rally Healey: Výjimečný model ve třech variantách
Po dvou letech čekání se vrací legenda. Roku 2025 uvádí Frederique Constant tři nové varianty proslulé řady Vintage Rally Healey – bezprecedentní nabídku, která reaguje na nepřetržitou poptávku trvají
Nezapomínejte na sebe: Selfcare není rozmar, je to nutnost přežití
epochaplus.cz
Nezapomínejte na sebe: Selfcare není rozmar, je to nutnost přežití
Kdo by to neznal? Kalendář přetéká úkoly, telefon vibruje každé dvě minuty a čas jen pro sebe vypadá jako mýtus z jiné dimenze. O to víc je ale péče o sebe důležitější… Selfcare, tedy péče o sebe, není rozmarem. Je to nutnost přežití v hektické době. Člověk není robot a fyzické i duševní zdraví si
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