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
Na první pohled vypadají jako obyčejní vlci. Ale zdání klame. Na pobřeží Britské Kolumbie  na západě Kanady žije jedinečná populace „mořských vlků“ – predátorů, kteří se místo lovu jelenů a bizonů vydali na úplně jinou cestu.   Vlny a přílivy se staly jejich revírem, ryby a škeble jejich kořistí. Jsou to vlci, kteří plavou, hrabou […]
Systém Eagle.one, vyvinutý vědci z ČVUT a jejich partnery, se dostal až do zprávy Evropské komise. Umí chytat nepovolené drony do sítě a chránit tak kritickou infrastrukturu. Po obloze už dávno nepoletují jen letadla a ptáci. Drony se staly běžnou součástí života – od filmování svateb až po doručování zásilek. Jenže tam, kde nemají co […]
Když se řekne chmel, většina z nás si představí půllitr piva s poctivou pěnou. Čeští vědci mu ale přiřkli úplně jinou roli… Možná se stane nečekaným bojovníkem proti jedné z nejnebezpečnějších nemocničních infekcí – bakterii Clostridioides difficile. Tento mikroskopický padouch má na svědomí těžké průjmové infekce, které ohrožují hlavně pacienty po hospitalizaci. Léčba bývá drahá, […]
Usnout včas, spát celou noc, probudit se svěží – pro mnohé sen. Doslova. Ve světě, kde se večerní ticho mění v modré světlo displejů a hlava neumí přestat přemýšlet ani v jednu ráno, se kvalitní spánek stává luxusem.   Jenže spánek není jen odpočinek. Je to chvíle, kdy se tělo opravuje, mozek uklízí, srdce zklidňuje, […]
reklama
Historie
Charles de Gaulle se nikdy nevzdal
Projektily z kulometu tříští prezidentovu limuzínu. Muž skrytý uvnitř ale jako zázrakem vyvázne nezraněn. Ani tento ze 30 atentátů není úspěšný a Francie o svého hrdinu nepřijde.   Mladík z přísně věřící rodiny Charles de Gaulle (1890–1970), absolvent jezuitské koleje, touží po kariéře v armádě. Vojenskou akademii ukončí jako třináctý z 211 kadetů. Ve 24 letech vstupuje do […]
Létají v Yprech z věže kočky?
Náměstí je narvané k prasknutí. Všichni vzhlížejí k věži nad tržnicí. „Už letí!“ křikne kdosi. Do natěšeného davu se snáší shůry mňoukající, k smrti vyděšená kočka.   Kdo nebohé zvíře dole chytí, může si připadat jako král jarmarku. Často se lidé i o tuto trofej poperou. Co na tom, že je zvíře raněné či polomrtvé, tradice je tradice. […]
Grossmannovu vilu poznamenala rodinná tragédie
Může se pochlubit hned několika nej. Dobový tisk opěvuje její neobvyklé stavební řešení a přepychové provedení, interiér pak neváhá přirovnat k „pohádkovému paláci“!   Narodil se v Pustějově nedaleko Studénky. Se základy stavebního řemesla ho seznámí otec, který pracuje jako zednický předák. František Grossmann (1876–1933) vystuduje průmyslovku v Brně, několik let sbírá zkušenosti v různých […]
Bitva u Azincourtu: Vítězného Jindřicha V. okradli lapkové
K zemi se snáší hustý déšť. Před vlhkem není úniku, znavení a hladoví Angličané se choulí chladem. Mluví šeptem, nebo mlčí. Král ostatně nařídil ticho.   Vstal za rozednění, nechal se obléct do zbroje a zúčastnil se mše. Anglický král Jindřich V. (1387–1422) je během ní pohroužen do sebe. Nemá před sebou pěkné vyhlídky. Francouzské […]
Zajímavosti
Červený kříž: Mezinárodní pomoc se zrodí ve Švýcarsku
Na počátku nejde o nic menšího, než o prodej obilí. Finanční průmyslová mlynářská společnost hodlá využít pro pěstování celé Alžírsko – a prodávat do celého světa.   Švýcar Henri Dunant (1828–1910) je po čertech zkušený obchodník. A teď cítí velký zisk. Jenže takový obchod se neuzavírá bez posvěcení panovníků a politiků. Francouzský císař Napoleon III. […]
Giacomo Casanova: James Bond z 18. století!
Když se řekne Casanova, všichni si představí svůdníka, který se stále jen motá kolem krásných žen a sladkými řečičkami se jim snaží dostat pod sukně. Jenže Casanova je mnohem víc.   Giacomo Girolamo Casanova (1725–1798) není jen obyčejný sukničkář…Je dobrodruh, spisovatel, diplomat, léčitel, duchovní, zednář, špión, mistr intrik a improvizace, hvězda společnosti a milovník života, […]
J. K. Rowlingová: Nejslavnější spisovatelka nemá na růžích ustláno
Představovala si život úplně jinak. Místo toho je nezaměstnaná, rozvedená, s malou dcerkou, o kterou se musí postarat. Bere podporu a její byt je studená malá díra. Jediné, co jí drží nad vodou, je společnost mladého kouzelníka. Když si s problémy dokáže poradit on, ona musí taky!   Narodí se do středostavovské rodiny, ale k ideálnímu dětství to […]
Proč vyplazujeme jazyk?
Vypláznout na někoho jazyk není zrovna slušné. Ovšem vždycky to neznamená výsměch či pohrdání! Je třeba sledovat kulturní kontext, psychiku daného člověka i momentální situaci. Možných vysvětlení je mnohem víc…   Procházíte se po tibetské vesnici a kolemjdoucí na vás vyplázne jazyk. Všechno je v pořádku, vyplázněte ho na něj taky! Hlavně na venkově, kde […]
Záhady a napětí
Našla CIA Archu úmluvy?
Zlatá schránka s kamennými deskami, údajně obsahujícími Desatero přikázání. Archa úmluvy, nejsvětější relikvie judaismu, je jedním z nejhledanějších artefaktů v historii lidstva. Ztratila se přitom už před tisíci lety a dodnes nebyla nalezena. Nebo ano? Podle odtajněných dokumentů by na tuto otázku mohla znát odpověď americká CIA!   Uprostřed studené války, v 80. letech, se americké […]
Wiltshire zaplavily kruhy v obilí, policie prosí o pomoc!
Anglické hrabství Wiltshire stojí dlouhodobě v centru fenoménu agrosymbolů, záhadných obrazců v polích se zemědělskými plodinami. Zájem novinářů už sice dávno opadl, ale policie se jim musí věnovat stále stejně. Situace nyní došla tak daleko, že autority žádají veřejnost o pomoc. Najdou díky všímavým občanům jejich tvůrce?    Fenomén kruhů v obilí, jak se často, […]
Anubis: Šakalí pán smrti
Na okraji pouště, kam živý člověk zavítá jen málokdy. Tam, kde se honí divocí psi a šakali. V těchto končinách odpočívají mrtví. A dlí nad nimi pán pohřebišť a balzamování, egyptský Anubis.   Právě pro odlehlou a nehostinnou atmosféru pohřebiště získává bůh zemřelých a mumifikace Anubis, jinak také Anup, podobu muže s šakalí hlavou nebo […]
Legendární Oarfish: Ryba konce světa znovu spatřena!
Je to stříbrný had, která čeká na dnech oceánů. Obluda z hlubin, jež vypluje na povrch jen před nějakou katastrofou. To vše je Oarfish, legendární ryba, která prý jednoho dne bude zvěstovat i konec světa.   Pohybuje se v temných hlubinách oceánů. Drží se daleko od zvědavých lidských zraků a pro některé je proto pouhým […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Hvězdičkování restaurací: Když průvodce na pneumatiky změnil svět gastronomie
epochaplus.cz
Hvězdičkování restaurací: Když průvodce na pneumatiky změnil svět gastronomie
Dnes je michelinská hvězda symbolem dokonalosti. Stačí jedna a restaurace se promění v poutní místo gurmánů, dvě přinesou slávu a tři, to je už gastronomické nebe. Ale jen málokdo ví, že tenhle nejslavnější kuchařský žebříček vůbec nevznikl kvůli jídlu. Jeho historie začíná mezi pneumatikami, benzínem a prachem silnic. Na přelomu 19. a 20. století Francie
Den plný zážitků uprostřed Jeseníků
epochanacestach.cz
Den plný zážitků uprostřed Jeseníků
Máte rádi výlety, kde je od každého trochu? Pak určitě zavítejte do Jeseníků. Do místa, kde na vás čeká krásná příroda, lehká turistika i lázeňská pohoda. Přímo ve středu Jeseníků se nachází malebná trasa, která patří mezi ty nejkrásnější v Česku. Řeč je o naučné stezce Bílá Opava. Ta vede podél zurčící horské říčky, přes dřevěné lávky i kolem
Odstraňují lékaři při operacích nádorů tajnou zbraň těla proti rakovině?
21stoleti.cz
Odstraňují lékaři při operacích nádorů tajnou zbraň těla proti rakovině?
Nový výzkum, provedený odborníky z The Peter Doherty Institute for Infection and Immunity v australském Melbourne, ukazuje, že lymfatické uzliny, které jsou často během operací rakoviny z těla rovněž
Cizrnové medailonky s dipem
tisicereceptu.cz
Cizrnové medailonky s dipem
Tradiční cizrnové medailonky s dipem vám oživí a zpříjemní den. Ingredience 200 g cizrny 200 g bílého jogurtu 170 g řepkového oleje 50 g strouhanky 50 g sýru eidam 20 g česneku 2 vejce
Mauricius – ostrov bílých pláží a tyrkysového moře
nejsemsama.cz
Mauricius – ostrov bílých pláží a tyrkysového moře
Ráj na zemi. Tak lze nazvat ostrov v Indickém oceánu obklopený bariérou korálových útesů tvořících lagunu s překrásnou faunou i flórou. Palmy lemující pláže s bělostným pískem, průzračná azurová voda, slunce, impozantní skaliska, vodopády a mnoho dalších krás nabízí ostrov v Indickém oceánu, asi 2000 kilometrů od pobřeží východní Afriky. Začněte působivým městem Nádherným zážitkem bude už hlavní město Port Louis na severozápadě
4 nejléčivější koření pro vaše zdraví
panidomu.cz
4 nejléčivější koření pro vaše zdraví
Ne každou medicínu musíme polykat s přemáháním. Vždyť kdo z nás by něco namítal třeba proti čaji se skořicí nebo s voňavým anýzem? Koření ovšem v onom nápoji není zdaleka jen pro zvýšení požitku. Koření v něm totiž léčí.   Anýz: pro klid v útrobách Co umí: Anýz se spolu s příbuzným fenyklem tradičně doporučoval proti nadýmání, a to i u
Opilý pilot přistál na Manhattanu hned dvakrát
historyplus.cz
Opilý pilot přistál na Manhattanu hned dvakrát
Je namol, přesto sedne do malého jednomotorového letadla a v noci s ním přistane na ulici v centru New Yorku! Nikomu se naštěstí nic nestane a Thomas Fitzpatrick vyfasuje u soudu u jen pokutu. Bohužel se nepoučí. Při jedné z dalších divokých pitek se nechá vyprovokovat k tomu, aby svůj šílený kousek zopakoval!   Často
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
Peugeot odhaluje koncepční vůz
iluxus.cz
Peugeot odhaluje koncepční vůz
Francouzská značka Peugeot odhaluje první vizuál svého koncepčního vozu Polygon, který naznačuje směr designu i technologií budoucnosti. Nový koncept spojuje charismatický francouzský styl s vizí inov
Leimbergerová mu dala děti i lásku, svatby se ale nedočká?
nasehvezdy.cz
Leimbergerová mu dala děti i lásku, svatby se ale nedočká?
Kdy dojde herečce ze seriálu Ratolesti Evě Leimbergerové (43) trpělivost? Možná už brzy. Řadu let žije s Francouzem, s nímž má dvě děti ve věku sedm a osm let. Kvůli své lásce herečka obětovala trv
Moje sestra se musela nevěrníkovi pomstít
skutecnepribehy.cz
Moje sestra se musela nevěrníkovi pomstít
Byl to největší sukničkář v okolí, těch srdcí, co zlomil, bylo už příliš. Bohužel mezi nimi bylo i srdíčko mé sestry. A Maruška to nenechala jen tak. Byl to zkrátka pořádný prevít. Vážně si nepamatuji, že bych za celý svůj život potkala většího. Zklamaných žen a pošlapaných dívčích srdcí byly nejméně dvě desítky. Když to začal Vilda zkoušet i na
Jak vědomě vyvolat astrální cestování?
enigmaplus.cz
Jak vědomě vyvolat astrální cestování?
Základem astrálního cestování je stoprocentní uvolněnost vašeho těla. K tomu je vhodná relaxace – ideální je si lehnout a napínat a uvolňovat jednotlivé části těla. [gallery ids="160194,160195,160
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