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
Před pětadvaceti lety vyrazila mladá doktorandka do senegalské savany s jednoduchou, ale odvážnou otázkou: kde ještě žijí poslední jedinci kriticky ohrožené antilopy Derbyho a čím se vlastně živí? Netušila, že právě tato cesta se stane začátkem jednoho z nejdéle trvajících a nejúspěšnějších českých projektů na ochranu africké fauny – projektu, který dnes nemá ve světě […]
Odpady nemusí být vyloženě jen problém, ale i příležitost. Cemex, jeden z největších producentů stavebních materiálů, ukazuje, jak proměnit odpad v cenný zdroj energie i materiálu. Díky inovacím v recyklaci betonu a energetickému využití odpadů v cementárně se tak Cemex stává lídrem udržitelného stavebnictví. V České republice vzniká každoročně přes 30 milionů tun odpadu. Mnoho z […]
Mohlo by se zdát, že v hustě osídleném území metropole už přírodovědce nic nepřekvapí. Přesto se ukazuje, že i v Praze se stále dají objevit druhy, které dosud nebyly z České republiky známy. Nedávné průzkumy vědců Botanického ústavu AV ČR ve dvou pražských přírodních památkách – v Kalvárii v Motole a Oboře Hvězda – přinesly […]
Tým vědců z Biologického centra Akademie věd ČR přinesl nové zásadní poznatky o tom, jak probíhá první fáze infekce lymské boreliózy těsně po přenosu z klíštěte. Pomocí pokročilé elektronové mikroskopie získali vůbec nejdetailnější pohled na to, jak se bakterie rodu Borrelia dostává z místa klíštěcího kousnutí do cév.   Českobudějovičtí vědci objevili dosud neznámé mechanismy chování […]
reklama
Historie
Nahradila symbol ponížení v Barceloně oáza klidu?
Katalánsko ve válce o španělské dědictví podporovalo rakouské Habsburky. Španělský trůn však pro sebe na základě mírových smluv mezi evropskými mocnostmi uhájí Filip V. z rodu Bourbonů. Katalánci to nerespektují, a tak vnuk francouzského krále Ludvíka XIV. musí jejich odpor zlomit silou.    Vojsko Filipa V. (1683–1746) koncem července 1713 oblehlo katalánskou metropoli Barcelonu. Dobývat […]
Umělec na Montmartru si užíval zelenou hodinku
Štětec letí po plátně. Pod jeho tahy se rodí hřmotná postava muže s černým kloboukem a výraznou červenou šálou. Henri de Toulouse-Lautrec právě maluje plakát k představení svého přítele, kabaretiéra Aristida Bruanta, v jehož podniku Le Mirliton na Montmartru bývá víc než doma.    „Svou situaci řeší tak, že se obrní humorem, malířstvím a nestřídmostí,“ […]
Sv. Jiří patří mezi perly české gotiky
Rytířský turnaj na Pražském hradě je v plném proudu, když se náhle ozve ohlušující rána. Bronzová jezdecká socha svatého Jiří, na kterou pro lepší výhled vyšplhal hrozen diváků, se zřítila k zemi.   Legenda praví, že římský voják jménem Jiří se ocitl v libyjském městě Kyréna právě v okamžiku, kdy si tam nelítostný drak vyžádal za oběť královskou dceru. […]
Paul Verlaine: Šílenec ztracený v dobrodružství
Průměrnému žákovi pařížského Bonapartova lycea Paulu Verlainovi je pouhých 14 let, když se v jeho životě objeví zcela nové podněty. Patří mezi ně cigarety a alkohol, ale také básně Charlese Baudelaira.   To vše nasává s náruživostí sobě vlastní. Sám začíná s psaním veršů, které ho jednou zařadí mezi špičku generace nekonformních, takzvaně prokletých básníků.   Rok […]
Zajímavosti
Největší ledovec světa je vysoký jako dva Žižkovské vysílače!
Sledovat žebříček největších ledovců světa je pořádná fuška, protože stačí teplejší počasí a pořadí se rychle promění. Aktuálně patří první příčka ledovému cvaldovi s označením A23a.   Zamrzlá Antarktida láká výzkumníky odnepaměti. Oblast šelfového ledovce, jež má přídomek Filchnerův-Ronneové, obhlíží kolem roku 1975 vědci ze Sovětského svazu a v regionu zřídí stanici s názvem Družnaja. Její […]
Diphylleia grayi: Květina, jakou jste neviděli!
Její botanický název zní Diphylleia grayi a říká se jí různě, například křišťálová květina. Má ale také mnohem drsnější přezdívky, jako skeletový květ nebo kostlivec. Ty jsou vzhledem k její neobyčejné vlastnosti docela přiléhavé.   V českých luzích a hájích ji ve volné přírodě nenajdeme. Její domovinou jsou vlhké, zalesněné hory v chladnějších oblastech Japonska, […]
Plačící sochy: Zázračné úkazy, nebo podvod?
Pětiletá Jessica Gregoriová chvíli vyděšeně zírá na ten podivný výjev, pak s křikem utíká domů: „Tati! Pomoc! Ona krvácí!“ Z očí sošky Panny Marie umístěné v zahradním výklenku pomalu stéká rudá tekutina…   Sádrová soška je jako mnoho dalších zakoupená v obchůdku na poutním místě v Međugorje v západní Hercegovině. Do italského městečka Civitavecchia ležícím nedaleko Říma ji doveze […]
Epos o Gilgamešovi: Nejstarší dílo světové literatury
Zatímco v Evropě se naši předci mlátí po hlavách kamennými sekeromlaty a bronz je považován za vzácnou novotu, v oblasti Mezopotámie vyrůstá první civilizace. Někdy kolem roku 3800 př. n. l. přicházejí Sumerové – první, kterou známe jménem. Zakládá v povodí řek Eufrat a Tigrid první městské státy.   Podle legend jim vládne jistý Gilgameš, […]
Záhady a napětí
Americký silniční trol: Monstrum z masa a kostí, nebo přízrak z legend?
Na amerických silnicích se lze setkat s mnohými podivnými jevy, od přízraků automobilů po šílené duchy. Podivná postava, o níž přicházejí zprávy už celá desetiletí, ale nepatří ani do jedné této kategorie. Road Troll, tedy v překladu něco jako „silniční troll“, má být vysoký zarostlý muž s dřevěnou nohou, který se náhle objevuje ve světle reflektorů […]
Zaměstnala NASA kněze, aby ji připravil na setkání s mimozemšťany?
Co se stane, až se poprvé podíváme do oči mimozemšťanovi? Rozpoutá se panika? Zhroutí se náboženství? Spojí se lidstvo dohromady? Podobné otázky si zřejmě klade i NASA. V roce 2021 totiž do týmu přizve anglikánského kněze, prý aby vymyslel strategii, jak lidstvo připravit na kontakt s jinou civilizací… Proč nyní? Je snad něco takového na spadnutí?   […]
Prokletý Silvianův prsten: Opravdu přináší smůlu?
Mohl by prsten způsobit pád celých legií? Záhadný artefakt ze 4. století, údajně vlastněný římským důstojníkem jménem Silvianus, byl nalezen s podivným varováním. Od jeho vykopání si smůlu připisuje řada archeologů i historiků. Co skrývá tento kousek zlata z britské minulosti? A jedná se jen o náhodu, nebo skutečné prokletí?   V roce 1785 nachází na […]
Mýty opředená mandragora: Léčivý kořen s magickou mocí?
Mandragora je tajemstvími opředená rostlina, která se od pradávna používá k magickým obřadům. Mluví o ní Shakespeare i kniha Genesis. V jaké souvislosti? Čím je „ďáblova panenka“ tak přitažlivě záhadná? Může opravdu růst jen pod šibenicemi z moči a semene oběšenců?   I kouzelník Harry Potter z fantasy románů britské spisovatelky J. K. Rowlingové (*1965) […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
John Titor: Je to vtipálek, prorok nebo vážně žil v budoucnosti?
enigmaplus.cz
John Titor: Je to vtipálek, prorok nebo vážně žil v budoucnosti?
John Titor na internetových fórech píše, že pochází z budoucnosti, díky čemuž může lidem sdělovat věci budoucí. [gallery ids="164241,164240,164239"] John Titor se nejvíce proslaví předpověďmi b
Kouzelný plamínek vyvedl babičku z vánice
skutecnepribehy.cz
Kouzelný plamínek vyvedl babičku z vánice
Ta cesta, kterou dobře znala, se najednou proměnila ve sněhový labyrint. Petrolejová lampa jen zázrakem nezhasla, a vedla ji dál. Ta stará petrolejová lampa stojí dodnes na polici v chodbě našeho bytu. Už dávno není funkční, kdysi mi ji darovala babička. A vyprávěla mi k ní i zajímavý příběh. Odehrál se, když byla ještě malá a chodila v naší vesnici do
Vyrobte si domácí sushi
tisicereceptu.cz
Vyrobte si domácí sushi
Rolujte sushi jako mistři asijské kuchyně! Suroviny hrnek sushi rýže (200–250 g) 60 g rýžového octa (na 250 g rýže) 40 g krupicového cukru 10 g soli řasy Nori filet z lososa salátová okurk
Scény Amal Clooney kvůli hospodyni!
nasehvezdy.cz
Scény Amal Clooney kvůli hospodyni!
Manželství jako z reklamy na štěstí? I tady jsou zřejmě mráčky. Hollywoodská hvězda George Clooney (64) se se svou manželkou, právničkou Amal Clooney (47), a dvojčaty Elou a Alexandrem (8) usídlil ve
Esence,  která zkrotí  hrubou pleť
nejsemsama.cz
Esence, která zkrotí hrubou pleť
Jak jednoduché! Trápí vás hrubá, suchá pleť? Tohoto problému vás snadno zbaví chytrý fígl Korejek – pleťová esence. Má mocné vlastnosti O co vlastně jde? Pleťová esence se prodává zpravidla ve skleněných lahvičkách a je to vysoký koncentrát účinných rostlinných složek získaných speciálním výrobním procesem. Není to ani tonikum, ani sérum. Esence na rozdíl od nich má minimální molekulovou hmotnost,
Obležený Leningrad zachránily i tisíce koček
historyplus.cz
Obležený Leningrad zachránily i tisíce koček
„Držte se zpátky!“ varuje na kost vyhublý milicionář a rukou se snaží odehnat skupinu žen, srocujících se na ulici kolem vyděšené kočky. Těch už ve městě moc není. V pohublých tvářích kolemjdoucích je vidět, že nebýt ozbrojence, na zvíře se okamžitě vrhnou a snědí ho. Co na tom, že jsou kočky jedinými lovci krys, které
Co o vás prozradí snídaně
panidomu.cz
Co o vás prozradí snídaně
Snídáte cereálie nebo rohlík se salámem? Nebo ráno vůbec nejíte? Ať tak, či onak, snídaně hodně naznačí vaši budoucnost. Snídaně každého z nás mívají svůj tradiční charakter, výběr jídel málokdy měníme, jde zkrátka o zažitý ranní rituál. A to je podstatné. Vše, co se v naší životosprávě pravidelně opakuje, má dopad na naši tělesnou schránku
Hidden Gem: Das Ronacher v městečku Bad Kleinkirchheim
iluxus.cz
Hidden Gem: Das Ronacher v městečku Bad Kleinkirchheim
Bad Kleinkirchheim, známý především jako město termálních lázní, ukazuje svou druhou tvář hned, jakmile se vydáte vzhůru na svahy. Lyžařský areál tu objímá údolí ze dvou stran a vytváří přirozený půlk
Bad Kleinkirchheim: alpské lázně, hory a tradice Korutan
epochanacestach.cz
Bad Kleinkirchheim: alpské lázně, hory a tradice Korutan
Bad Kleinkirchheim je malebné horské městečko ležící v rakouských Korutanech, v nadmořské výšce okolo 1 100 metrů, mezi pohořím Nockberge a jezerem Millstätter See. Spojuje v sobě tři silné identity: vyhlášené termální lázně, atraktivní horské středisko a místo s dlouhou alpskou tradicí. Právě tato kombinace z něj činí jednu z nejzajímavějších celoročních destinací v jižním
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
Hvězdný kmet před výbuchem neputuje vesmírem sám
21stoleti.cz
Hvězdný kmet před výbuchem neputuje vesmírem sám
Astronomové možná konečně rozluštili jednu z nejdéle trvajících záhad noční oblohy. Červený superobr Betelgeuse v souhvězdí Orionu má podle nových pozorování hvězdný doprovod, který se až dosud ztráce
Denně po něm jezdíme. Jak se vlastně zrodil asfalt?
epochaplus.cz
Denně po něm jezdíme. Jak se vlastně zrodil asfalt?
Asfalt bereme jako samozřejmost. Brázdí ho kola aut, koloběžek i kočárků a spojuje města, vesnice i kontinenty. Jenom málokdo se ale zamýšlí nad tím, odkud se vlastně vzal a jaká je jeho cesta od přírodního jevu až po dokonale namíchaný materiál moderních silnic. Příběh asfaltu je překvapivě starý, dobrodružný a plný technických objevů. Historie asfaltu
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