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
Představte si, že by se rostlina jednou ráno probudila a zjistila, že má svůj genetický manuál celý dvakrát. Přesně to se občas v přírodě stane – a podle nového výzkumu to může být pro druhy vstupenka k větší rozmanitosti, ale i k neviditelnému břemenu mutací.   Duplikace celého genomu je zásadní genetická událost, která zanechává […]
Na mezinárodní přehlídce Paris Air Show předvedla 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 […]
Bez slunce by nebyl život. Ale co kdybychom se naučili jeho sílu napodobit? Vědci jsou na stopě zázraku, který by mohl změnit svět. A pomáhá jim při tom kvantová magie. Každý zelený list je malá chemická továrna. V tichosti a s dokonalou přesností přeměňuje sluneční světlo, vodu a oxid uhličitý na kyslík a cukr. Tím […]
Tělesná vůně je tichý, ale silný průvodce našich každodenních setkání. Podle 95 % Čechů ovlivňuje první dojem víc, než si uvědomujeme. Přesto mnozí z nás zanedbávají pravidelnou péči o svěžest. Co všechno za tímto fenoménem stojí a jak se na osobní hygienu díváme v porovnání se zahraničím?   Podle nejnovějšího průzkumu společnosti Unilever, lídra kategorie deodorantů, pod […]
reklama
Historie
Stoletý papež zabránil rozpadu církve
V polovině 7. století ve Středomoří vrcholí útoky muslimů. Načas do jejich rukou padne i Sicílie. Jejich nadvláda tam nebude trvat dlouho, ale stačí to, aby z ostrova musela uprchnout většina křesťanských duchovních.   Jedním z nich je i Agatho (577–681), mnich benediktinského kláštera sv. Herma v Palermu. Je mu již téměř 80 let, ale ve svém poslání […]
V Monopolech se hrálo o svobodu
Zajatí britští letci se snaží nedat najevo svou radost. Právě k nim do německého zajateckého tábora doputoval zvláštní dárek – desková hra Monopoly. Nemá jim posloužit jen k ukrácení času. Pomůže jim k útěku.   „Je vaší povinností pokusit se o útěk ze zajetí,“ vtloukali britským vojákům do hlavy při výcviku. Někteří z nich, většinou letci, dostávali za druhé […]
Italské Versailles krášlí sochy z Pompejí
„Už sám palác stojí za návštěvu Itálie,“ skládá francouzský malíř Richard de Saint-Non hold jedné z nejvelkolepějších královských rezidencí světa. Na mysli má Casertu, sídlo vybudované nedaleko Neapole, jež velikostí a nádherou soupeří s Versailles.   Neapolský panovník Karel VII. (1716–1788) pozvedne krabičku s medailony královských podobizen a vloží ji do připraveného otvoru. Před zraky tisíců přihlížejících […]
První pasažéři vlaku si ani nesedli
„Už jedou! Už jedou!“ mává jezdec na koni praporkem, když kluše po železničních pražcích. Za ním supí lokomotiva Active, která později v historii vyfasuje označení Lokomotiva č. 1. Je totiž úplně první, která sveze cestující.   Úterý 27. září 1825 je mimořádně významný den. Železniční inženýr a konstruktér parních lokomotiv George Stephenson (1781–1848) se rozhodl […]
Zajímavosti
Výrobu skafandrů drží v rukou módní značky!
Na návrat lidí na Měsíc čekáme už přes 50 let. Příprava mise Artemis III, která tam má dopravit posádku poprvé i s ženskou účastí, je však v plném proudu! Se startem se počítá nejdříve v září 2026, už teď ale víme, jaké obleky si s sebou astronauti přibalí na procházky po měsíčním regolitu.   Skafandr […]
Kensingtonský kámen: Byli Vikingové v Americe?
Vikingové dodnes fascinují svým bojovým uměním. Tito dávní Seveřané však byli více než jen hrůzu nahánějící nájezdníci. Zbyly po nich promyšlené obchodní cesty a proslavili se jako úžasní námořníci. Opakovaně se jim podaří přeplout Atlantik a osídlit Grónsko a Island.   Objev záhadného kamene s runovým písmem podpoří domněnky, že Vikingové mohli proniknout ještě dál […]
WindRunner: Největší král nebes
Lidé zvedají pohled k nebi. Někteří ukazují prstem, jiní vzrušeně šeptají. Je to pták? Je to Superman? Ne – je to letadlo! Ale jaké! V reklamních sděleních se o něm bez ostychu tvrdí, že je největším, jaké kdy člověk vyrobil! A při pohledu na jeho parametry jim musíme dát za pravdu!   Na počátku je Američan Mark […]
Jak funguje Efekt Streisandové?
Zdá se, že stejně jako existují zákony fyzikální, existují i zákony sociální, které jsou za daných podmínek platné vždy a všude. Zejména, když se nám to hodí nejméně.   Jedním z takových zákonů je Efekt Streisandové, což je sociální fenomén, jehož poučka by mohla znít: „Čím víc něco budete tlačit do stínu, tím víc na […]
Záhady a napětí
Zámek Mokrosuky: Rejdiště místních duchů?
Sedm kilometrů od bývalého královského města Sušice se nachází malá obec Mokrosuky…Málokdo však zřejmě ví, že v tomto klidném, poměrně řídce navštěvovaném koutu vesnické Šumavy se nachází několik skutečně strašidelných míst. Pověsti o nich navíc často mají až děsivě realistické jádro…   Zámek Mokrosuky najdeme na místě dávné vodní tvrzi, a to pravděpodobně už od […]
Černá madona z německého Altöttingu: Dokáže převzít jakékoliv trápení?
Uvnitř malebné Kaple milosti v bavorském Altöttingu stojí ikonická soška Černé Madony. Ročně za ní přicházejí miliony věřících, neboť podle místní legendy do sebe dokáže nasáknout bolest, smutek a trápení každého, kdo ji o to požádá. Skutečně její barva odráží právě její zázračné umění?   Soška vysoká asi 66 cm, oblečená v bohatě zdobeném barokním rouchu, pochází […]
Archeologická záhada: Proč bylo šestileté dítě pohřbeno se 17 zvířaty?
V městské části Slatina na jihovýchodě Brna je v roce 2006 objeven podivný hrob. Archeologové v něm nacházejí kostru asi šestiletého dítěte a stovky kostí zvířecích. O jaká zvířata se jedná? Byla snad rituálně obětována? A jaké dítě bylo uloženo do tak speciálního hrobu?   V roce 2006 objevují archeologové na území dnešního Brna hrob, […]
Nemoc duchů: Stará kletba z indiánských plání?
Co když slabost, horečka nebo ztráta vůle žít nepramení z nemoci těla nebo duše, ale z temného stínu, který se na nás přilepí? Takovou otázku si kladou indiáni napříč celou Severní Amerikou, a jejich odpověď je jasná: Je to možné, a jde o takzvanou nemoc duchů!   Původní obyvatelé Ameriky, zejména kmen Navahů, obecně věří, že duchové […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Sofistikované vrstvení
iluxus.cz
Sofistikované vrstvení
Ve světě módy platí jedno pravidlo: styl je způsob, jak říci světu, kdo jste – bez jediného slova. A právě sofistikované vrstvení šperků se stává nástrojem sebevyjádření, který oslavuje individualitu,
Mýty moderní doby: Zázračné amulety a záhady Turínského plátna
enigmaplus.cz
Mýty moderní doby: Zázračné amulety a záhady Turínského plátna
Jsou technologie a víra kompatibilní? V japonské čtvrti Akihabara se zdá, že ano. Zdejší šintoistický chrám nabízí amulet, který má chránit počítače před viry a jinými problémy. Tento moderní přístup
Vejce plněná kaviárem
tisicereceptu.cz
Vejce plněná kaviárem
Luxusní pochutina třeba na večírky. Trochu ze staré školy, možná, ale ani tak chuťově nezklame! Suroviny na 4 porce 1 balení červeného či černého kaviáru (cca 80–95g) 8 vajec 100 g másla sard
Dáváme věcem druhý život: Staré, ale nikoli k ničemu
panidomu.cz
Dáváme věcem druhý život: Staré, ale nikoli k ničemu
Je hezké, když si schováváte staré či nepotřebné věci, že se jednou můžou hodit. Jenže aby se to stalo, je potřeba ještě druhý krok. Oživit je, dát jim novou funkci a obvykle jim také dopřát zkrášlovací kúru novým nátěrem. Proměnit nepotřebné v potřebné a vysloužilé ve znovu sloužící je jednodušší, než se může zdát. Takové úpravy
Baklava – sladký dezert z ořechů a medu
nejsemsama.cz
Baklava – sladký dezert z ořechů a medu
Baklava je vrstvený dezert z filo těsta plněný ořechy a přelitý sladkým sirupem. Skvost pro milovníky orientálních sladkostí. Ingredience: 1 balení filo těsta 200 g vlašských ořechů 100 g mandlí 100 g másla 1 lžička skořice 200 g cukru 150 ml vody 3 lžíce medu šťáva z 1/2 citronu Postup: Nasekejte ořechy a smíchejte se skořicí. Vrstvěte filo těsto s máslem a ořechy, zakončete těstem. Nakrájejte
Budoucího českého astronauta Aleše Svobodu čeká trénink přežití na moři i parabolický let ve stavu beztíže
21stoleti.cz
Budoucího českého astronauta Aleše Svobodu čeká trénink přežití na moři i parabolický let ve stavu beztíže
Stíhací pilot a člen záložního týmu astronautů Evropské kosmické agentury (ESA) Aleš Svoboda nastupuje do druhé etapy své přípravy na budoucí misi do vesmíru. Osm týdnů intenzivního tréninku v Kolíně
Příběh Titanicu, který se stal mementem a fascinací pro generace
epochaplus.cz
Příběh Titanicu, který se stal mementem a fascinací pro generace
Příběh Titanicu, největšího parníku své doby, je jedním z nejznámějších námořních příběhů v historii. Jeho první a zároveň poslední plavba v dubnu 1912 skončila tragédií, která si vyžádala životy více než 1500 lidí. Od té doby se stal Titanic mementem a fascinací pro generace. V tomto článku se podíváme na jeho příběh a na to,
Ocitla jsem se s Adélkou v minulosti?
skutecnepribehy.cz
Ocitla jsem se s Adélkou v minulosti?
Ztratila jsem se v mlze i s vnučkou, stalo se to v lese nedaleko zříceniny. Najednou jsme začaly potkávat divné lidi v historických kostýmech… Zaslechla jsem mnoho příběhů o hradech, kde se to duchy jen hemží. Dokonce znám dva lidi, kteří mi přísahali, že v těch místech zažili něco podivného. Moc jsem těm povídačkám nevěřila, až se mi jednou něco takového stalo.
Muslimské Waterloo: K triumfu křesťanům pomohl pastýř
historyplus.cz
Muslimské Waterloo: K triumfu křesťanům pomohl pastýř
Tábor, odkud sleduje vývoj bitvy, nechal obehnat palisádou. Kolem ní rozestavil příslušníky své elitní černošské gardy. Jenže navarrské rytíře nikdo a nic nezastaví. Skrze muslimské voje si prosekají cestu až na vrchol kopce a vrhnou se na Miramamolinův stan. Chalífa propadne panice a z bojiště raději uprchne. Tisíce svých vojáků nechá napospas rozzuřeným křesťanům!   Muslimové
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
ROUDNICKÉ VINOBRANÍ
epochanacestach.cz
ROUDNICKÉ VINOBRANÍ
Letos poprvé podle nového konceptu – přímo v historickém jádru města a pro všechny zcela zdarma. Hlavní program se odehraje na Karlově a Husově náměstí. Návštěvníci se mohou těšit na víno, burčák, pestrý street food i tradiční staročeský jarmark. http://kulturaroudnice.cz/akce/355731-nahled.html  
Boudová a Tuna: Řeknou si ano, nebo se rozloučí?
nasehvezdy.cz
Boudová a Tuna: Řeknou si ano, nebo se rozloučí?
Nela Boudová (57) a Jan Tuna (52) léta žili bez společné domácnosti. Teď asi herečce dochází trpělivost a chtěla by to změnit. Ale není už pozdě na velká gesta? Herečka, známá ze seriálu ZOO Nové z
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