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
Když vinař vylisuje poslední kapku moštu, zůstane mu hromada zbytků – slupky, semena, stopky. Pro většinu lidí bezcenný odpad, pro vědce z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu (CARC) ale hotový poklad. Z matoliny, jak se této směsi říká, se totiž může stát surovina, která najde cestu do pekáren, kosmetických salónů i do průmyslových dílen. […]
Zápisy do prvních tříd budou nově už od poloviny ledna, tedy zhruba o tři měsíce dříve než v posledních letech. Odborníci si od změny slibují, že se podaří dříve podchytit případné problémy, které děti mohou mít. Rodiče tak s dětmi budou mít více času případné nedostatky dohnat.   Podle lékařky a autorky vzdělávacích knih Jany […]
Středomoří, které je pro většinu Čechů symbolem léta s vyprahlou krajinou, ve skutečnosti skrývá jedno z největších světových přírodních bohatství. Právě zde se nachází domov desítek tisíc rostlinných i živočišných druhů, z nichž mnohé nežijí nikde jinde na světě.   A přestože se traduje, že původním stavem středomořské krajiny byly husté lesy, nová, mimořádně rozsáhlá […]
Český výzkum opět ukázal, že ve světě potravinářské a zemědělské vědy má co nabídnout. Tým odborníků z Národního centra zemědělského a potravinářského výzkumu, v. v. i. (CARC) vyvinul revoluční metodu. Ta dokáže během několika minut přesně zjistit, jaké alkaloidy mák obsahuje – a to z pouhých 5 miligramů rostlinného materiálu.   Na pozoruhodném výsledku se […]
reklama
Historie
Zbláznil se Josef Václav Sládek po smrti ženy?
Postel je zbrocená krví. „Zavolej lékaře, něco je špatně,“ naléhá mladičká Emílie na manžela Josefa. Ten ji chytne za ruku a utře jí pot z čela. „Neboj se,“ zašeptá. „Maminka taky rodila dlouhé dva dny. A nakonec všechno dobře dopadlo.“   Budoucí literát Josef Václav Sládek (1845–1912) se narodil ve Zbirohu jako nejstarší z pěti dětí do […]
Sikorsky splnil lidem sen o létajícím koberci
I když jeho otec je lékař a psycholog a medicínu absolvuje také jeho matka, od malička je snem kyjevského rodáka Igora Sikorského letectví.   Ve 14 letech k němu doputuje zpráva o tom, jak bratři Wrightové v Americe uskutečnili svůj průkopnický let. „Tohle bude moje budoucnost,“ rozhoduje se definitivně. Po studiích námořní akademie a strojní fakulty […]
Ničil fanatický kazatel Savonarola krásu?
V klášteře San Marco ve Florencii se mačká dav věřících. Fascinovaně přitom hledí na pohublého kněze na kazatelně. „Čiňte pokání za své hříchy, za hanebný a příliš světský způsob života,“ hřímá Savonarola.   Stroze zařízenou místností se rozléhají slova modlitby. Dominikánský kněz Girolamo Savonarola (1452–1498) klečí na zemi, ruce má sepnuté a oči obrácené v sloup. […]
Luxusní šperk: Pomander voněl, chránil i koketoval
„Libra růžových květů se na noc nechá namočit ve vodě z jeleního pižma,“ začíná slavný francouzský lékař Nostradamus svůj recept na unikátní vonnou směs…Tou se pak naplní pomander, luxusní šperk, který evropskou šlechtu provází po celá staletí.   Zkušený zlatnický mistr se sklání nad svým dílem. Z kousků zlata a stříbra nejprve tvaruje dvě perforované […]
Zajímavosti
Kde leží Nulový ostrov?
Kde se nachází začátek Země? Ač se zdá otázka nesmyslná, odpověď je logická. Tam, kde je naprostá nula. Tedy v místě, kde se protíná nultý poledník s rovníkem! A co tam leží? Přeci Nulový ostrov!   Najděte si to magické místo na mapě. Nula stupňů zeměpisné šířky, nula stupňů zeměpisné délky. Když ale přesně do […]
Neandertálci: Co přispěje k jejich konci?
V létě roku 1856 objeví dělníci z lomu v jeskyni Kleine Feldhofer Grotte v Německu části lidské kostry i podivně vypadající lebku. Tehdy ještě netuší, že jde o naše blízké příbuzné, kteří vyhynuli před asi 40 000 lety. Teď už o nich víme hodně. Ale jedna otázka zůstává: co stojí za jejich zánikem?   Neandertálci […]
Tamarín: Extravagantní primát s dvojčaty na zádech
Velikostí připomínají veverku, bez ocasu může mít 18 až 30 centimetrů, ze zoologického hlediska ale náleží mezi primáty. Po naší planetě běhají dvě desítky různých druhů tamarínů a nad některými zůstává rozum stát.   Trvalé bydliště? Oblast Střední Ameriky až po její jižní kolegyni. Mrštným živočichům svědčí zejména severozápadní Kolumbie a povodí Amazonky. Tamaríni totiž […]
Tajemné příběhy z Černobylu: Varoval před tragédií záhadný tvor?
Příběh havárie v černobylské jaderné elektrárně z noci na 26. dubna 1986 je dobře známý. Při pokusu na 4. reaktoru dojde k jeho přehřátí a následnému výbuchu, který zamoří ovzduší velkým množstvím radioaktivních látek. Ale okolo této události se posléze vytvoří řada legend. Mimořádně děsivá je třeba ta o záhadné bytosti, která dostane jméno Černobylský […]
Záhady a napětí
Případ Mariana Rajchela: Dostával zprávy od démona?
„Ona z toho pekla nevyjde. Je moje. Každý, kdo se za ni bude modlit, zemře.“ Taková slova údajně v roce 2014 obdrží polský kněz Marian Rajchel (?–2021) od jakéhosi démona. Ne ale někde v temné kryptě při seanci nebo ve zlém snu, ale přes mobilní telefon! Přijdou prý skrze dívku, kterou se neúspěšně snaží zbavit posedlosti. Začala s ním […]
Prokletý velmož Půta Švihovský: Proč se jeho duch vracel z hrobu?
Vzdělaný a zcestovalý šlechtic, nejvyšší zemský sudí, ale také krutý a obávaný pán. Údajně neváhal upálit řemeslníky, zazdít nenasytného mnicha a kohokoli vsadit do žaláře. Podle pověstí ho nakonec odnesl čert přímo z ložnice a dodnes jeho duše bloudí po hradních chodbách. Opravdu si takový konec zasloužil?   Půta Švihovský z Rýzmberka (1450–1504) nebyl jen dalším středověkým […]
Dům oběšených panenek: Záhadná expozice, která má šokovat?
Na první pohled klidná zahrada v malé vsi na Vysočině se mění v děsivou galerii. Mezi větvemi stromů se houpou desítky oběšených panenek, některé bez končetin, jiné s rozbitými tvářemi. Není divu, že tohle místo vyvolává otázky: jde o bizarní umělecký záměr, osobní démony majitele, nebo snad temné varování?   Dům, který stojí na okraji […]
Obývá nejděsivější bažiny světa přízrak smrti?
Na jihu Konga se rozprostírá bažinatý labyrint, kam se bojí vstoupit i místní průvodci. Místo obestírá pověst o duších mrtvých, ale také o tvorovi jménem kongamato, jehož jméno se překládá jako přízrak smrti. Co se skrývá v těchto tlejících mokřadech, jen přírodní hrozby, nebo skutečné setkání s nadpřirozenem?   Dusivá vlhkost se snáší na cestovatele, […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Partnerka se pro Havlínka obětovala
nasehvezdy.cz
Partnerka se pro Havlínka obětovala
Herec Tomáš Havlínek (33) ze seriálu Kamarádi se nedávno stal dvojnásobným tatínkem. A to zrovna ve chvíli, kdy mu začaly chodit nabídky jedna za druhou. „Jsem rád, že si mě režiséři začali všímat
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
iluxus.cz
Peugeot vstupuje do světa kinematografie
Peugeot potvrzuje svůj vstup do světa francouzské kinematografie. Tímto krokem navazuje na svou tradici a renomé spočívající v inovacích, eleganci a výjimečném dědictví. Francouzská kinematografie
Ředkev versus ředkvička. Kdy je poprvé ochutnaly naše jazýčky?
epochaplus.cz
Ředkev versus ředkvička. Kdy je poprvé ochutnaly naše jazýčky?
Ředkvička je dnes běžnou zeleninou, kterou známe jako malý, křupavý červený kulatý kořen. Její raná historie je ale zahalena tajemstvím. Prakticky neexistují archeologické nálezy, které by jasně ukazovaly, kdy a kde lidé ředkvičky poprvé pěstovali. O dějinách ředkve toho víme mnohem více.   Podstatné je rozlišit mezi ředkví a ředkvičkou. V obou případech jde o
I takové může být sváteční tajemství
skutecnepribehy.cz
I takové může být sváteční tajemství
Čekal mě neobvyklý Štědrý večer. Věděla jsem, že až pod stromečkem promluvím a cosi prozradím, budou se dít všelijaké věci. Proto jsem se bála. Naštěstí jsem na to nebyla sama! Hrůzou se mi třásla kolena. Vánoce jsou mimo jiné i časem nejrůznějších tajemství, vymýšlíme překvapení, koumáme, jaké koupit dárky, a kam je schovat. Jenomže to moje tajemství bylo
Vládl místo carevny Anny Ivanovny její milenec?
historyplus.cz
Vládl místo carevny Anny Ivanovny její milenec?
Na vdavky nemá ruská carevna Anna Ivanovna ani pomyšlení. Najde si ale milence, kterému svěří do rukou téměř neomezenou moc. Co na tom, že hrabě Ernest Johann von Biron platí za povýšeného a bezohledného tyrana. V krutosti si se svou milenkou nijak nezadá! Předání moci v Rusku nebylo nikdy hladké a po smrti bezdětného cara Petra II.
Formace ohnivých koulí nad Irskem: Meteorit nebo UFO?
enigmaplus.cz
Formace ohnivých koulí nad Irskem: Meteorit nebo UFO?
Nouze o UFO? To v Irsku rozhodně neznají. Zde se nad hlavami obyvatel až nezvykle často zjevují velké světelné koule, které jsou v pohybu. [gallery ids="161970,161969,161968"] Místní jsou údajně
Pletenec plněný mákem nebo skořicí s ořechy
tisicereceptu.cz
Pletenec plněný mákem nebo skořicí s ořechy
Upečte si dnes s námi úžasný pletenec, který se doslova rozplývá na jazyku. Náplně můžete měnit dle libosti. I když vypadá docela obtížně, opak je pravdou. Suroviny 300 g hladké mouky 1 balíček
Lexikon vlasových masek
nejsemsama.cz
Lexikon vlasových masek
Za lesk, sílu a hedvábnou hebkost vlasů nemusíte utratit majlant. Úplně stejnou, ne-li lepší službu udělají i směsi na vlasy, které si můžete připravit doma. Působí vaše vlasy unaveně, zplihle, vysušeně, lámou se a cítíte, že by potřebovaly pořádnou vzpruhu, ale zrovna nemáte žádný ten „zázračný přípravek po ruce“? Stačí otevřít lednici a pustit se do díla. Na výběr máte hned několik variant
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
epochanacestach.cz
Kraj ticha, bílých stop a poctivých chutí
Český les v zimě patří k málokterým místům, kde se i v hlavní sezoně dá zažít opravdové ticho. Kraj na západě Čech se v prosinci mění v útočiště všech, kdo chtějí na chvíli vyměnit ruch města za zimní krajinu, čistý vzduch a pohyb, který zahřeje. Hlavním lákadlem jsou bezpochyby běžky. Místní síť tras vede hlubokými
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
panidomu.cz
Hvězdy Semaforu pokřtily čtyřicátou knihu Josefa Fouska
Opravdu hvězdná společnost se sešla počátkem letošního prosince v Galerii Vinohradská 12 v budově Českého rozhlasu v Praze. Jiří Suchý, Uršula Kluková, Miluška Voborníková, Mirek Paleček a další známé osobnosti přišli pokřtít nejnovější, už čtyřicátou knihu oblíbeného písničkáře, textaře, fotografa a humoristy Josefa Fouska. Ten se proslavil také jako dlouholetý parťák Miloslava Šimka a Jiřího
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
Skoncujte s pseudovědou, říká lékař, který píše o budoucnosti stárnutí
21stoleti.cz
Skoncujte s pseudovědou, říká lékař, který píše o budoucnosti stárnutí
Jeden z nejcitovanějších amerických lékřů Eric Topol představuje ve své nové knize Super Agers: An Evidence-Based Approach to Longevity (Superstaříci: Vědecky podložená cesta k dlouhověkosti) optimist
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