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
V květnu patřil obzor polárním zářím, které se v podobné intenzitě opakují jednou za 500 let. Zatímco se svět kochal, naše planeta čelila nejsilnější geomagnetické bouři za více než 20 let. Podle vědců šlo ale jen o ochutnávku toho, co nás čeká v nejbližších letech. Žhavme foťáky, chraňme elektroniku, Slunce se dostává do ráže.   Mezi 3. a […]
Třetina Čechů starších 15 let užívá nikotin a mezi mladými od 15 do 24 let je tento údaj ještě vyšší. Nikotin v tomto věku užívá polovina z nich.   Roste také počet mladých, kteří sahají k alternativám klasických cigaret, zejména k cigaretám elektronickým. Je to zdravější alternativa? Pokud jde o alkohol, zůstává Česká republika v […]
Tuto notoricky známou anekdotu slyšel už někdy každý: Američané měli v 60. letech utratit miliony dolarů za vývoj pera schopného psát ve vesmíru, zatímco Sověti použili tužku…Vesmírné pero skutečně existuje a větší částka na jeho vývoj opravdu padla. Konkrétně jeden milion dolarů do něj ale investoval soukromý výrobce – o obyčejnou tužku totiž nestáli Američané, […]
Co je hořké, to se nejí. Tento reflex v sobě máme hluboce zakořeněný. Asi třetina lidí však nevnímá určitý typ hořkosti. Můžou za to geny, které zásadně ovlivňují i další chutě.   Jídlo přináší požitek, ale někdy také riziko. Proto nás příroda vybavila chuťovými a čichovými receptory, které mají za úkol včas odhalit jedovatou a zkaženou […]
reklama
Historie
Pyrenejský Titanic: Proudilo přes nádraží Canfranc nacistické zlato?
V panenské přírodě mezi horskými štíty Pyrenejí působí nepatřičně. Řeč je o nádraží Canfranc. Jde totiž o jednu z největších a nejluxusnějších železničních stanic světa.   Početným davem se rozléhá jásot. 18. července 1928 je v provincii Huesca otevřeno největší španělské nádraží. „Pyreneje již neexistují,“ prohlašuje král Alfonso XIII. (1886–1941) během slavnostního aktu. Toho se účastní také francouzský […]
Unikátní vodní hrad: Chlubí se opevněným přístavem
Itálie je ve středověku rozdrobena na kupu městských států a státečků, které mezi sebou soupeří o moc jako na běžícím páse. V mimořádně neklidných dobách je dobré vlastnit nedobytnou pevnost. Vědí to i příslušníci rodu Scaligerů, mocných vládců z Verony.   Z Verony je to jen co by kamenem dohodil k velkému severoitalskému jezeru Garda. […]
Jan Lucemburský si v Paříži žil jako v ráji
Své dětství strávil Jan Lucemburský zřejmě u francouzského královského dvora, snad tu byl vychováván, možná tu jen často pobýval. Informace o této etapě králova života jsou velmi skromné.   Dosud vřelé vztahy mezi francouzskou korunou a lucemburskými hrabaty však načas ochladnou po usednutí Jindřicha VII. na říšský trůn. Ani Jan jako český král nemá zpočátku […]
Valdštejnův důstojník Piccolomini byl zručný udavač
Na masivním dubovém stole se povaluje jeden z dalších horoskopů. Valdštejn ho už od úsvitu důkladně pročítá. „Zajímavé,“ mumlá si přitom pod nos. Více než kdo jiný totiž věří hvězdám.   Horoskop nechává několikrát vypracovat nejen sobě, ale údajně i těm, které hodlá naverbovat do svých služeb…Vysokého postu v armádě se tak dočká třeba Ottavio Piccolomini […]
Zajímavosti
Těší mě, ruměnice! Proč na ni nešlapat?
Dětský prstík šťouchne do dvou červených ploštic. „Mamí, koukej, jak běhají, chudáčci, oni se k sobě přilepili zadečkem a nemůžou od sebe! “ Maminka se nervózně pousměje a táhne holčičku pryč: „No vidíš to. Tak už pojď.“   Slunéčko, chroust, roháč, mandelinka. To je jen krátký seznam nejslavnějších brouků, jaké u nás potkáte. Mnohý by mezi […]
K noze! Co umí ti nejlepší robotičtí psi?
Nevrčí, nekouše a nedělá loužičky. Zato ale poslechne na slovo a roztomile vrtí ocáskem. Když firma Sony představí v roce 1999 první generaci svých chytrých pejsků Aibo, roboti definitivně získávají svou novou oblíbenou tvář! Dnes jsou robopsi skoro všude. A zdaleka nejsou jen domácími mazlíčky…   Co má pes umět nejlépe? Přeci hlídat dům! Ani […]
Odkud se vzaly dopravní kužely?
Někdy se nám zdá, že dopravní kužely jsou snad všudypřítomné. Narazíme na ně prakticky každý den a obvykle z nich vůbec nemáme radost. Musíme si však přiznat, že jejich úkolem není znepříjemnit cestování, ale udržet bezpečnost na silnicích.   Než spatří světlo světa dopravní kužely, používají se k označení nebezpečných míst na vozovkách dřevěné zábrany […]
Avokádo: Symbol zdravé stravy s temným zákulisím
Na jedné straně zásobárna tělu prospěšných látek a superpotravina pro všechny vegetariány. Jenže zároveň také obrovská zátěž pro životní prostředí – to jsou dvě tváře plodu hruškovce lahodného, který celý svět zná jako avokádo!   Ovoce si na své libě znějící jméno musí počkat až do roku 1696, kdy na něj narazí irský biolog Hans […]
Záhady a napětí
Smrt a olověné masky: Co se odehrálo na brazilském kopci?
Píše se 20. srpen 1966 a brazilský chlapec si na úbočí kopce Vintém Hill poblíž Rio de Janeira pouští draka. Poklidná atmosféra se však mění ve chvíli, kdy hoch náhodně objevuje dvě mrtvá mužská těla. Proč se z případu stane jedna z největších záhad Brazílie?   Případ nabírá na obrátkách poté, co jsou policisty obě těla důkladně […]
Vodní démoni dávných Germánů: Čím se lišili od vodníků?
Každý ví, kdo je to vodník. Pohádková bytost, která je buď legrační, nebo strašidelná. Za dávných dob byl ovšem považován za děsivého démona. V existenci antropomorfní vodní bytosti však nevěřili pouze slovanské, ale také germánské národy! Byla jejich víra oprávněná?   Zatímco my máme vodníka, germánské národy mají Nixe. Tato tajemná bytost má s vodníkem […]
Epidemie halucinací v americké nemocnici: Předávali si lidé přeludy jako nemoc?
Pojmem halucinace označujeme poruchu vnímání, při které lidé vidí něco, co ve skutečnosti neexistuje. Je ale možné, aby mělo několik lidí stejnou halucinaci? Podle odborníků ne, jenže přesně to se před několika lety stalo a dodnes se tuto záhadu nepodařilo objasnit.   V roce 2016 zasáhla nemocnici ve městě Coos Bay v americkém Oregonu záhadná epidemie halucinací, […]
Mýtické bytosti Aqrabuamelu: Žili v Mezopotámii kříženci lidí a štírů?
Mytické bytosti nazývané Aqrabuamelu s tělem člověka a ocasem štíra měly kdysi obývat starověkou Mezopotámii. Jak se dočteme třeba ve slavném Eposu o Gilgamešovi, mělo jít o potomky bohů sloužící jako strážci podsvětí. Podle některých badatelů mohli být tito tvorové reálnější, než si dnes myslíme. Naznačuje to mimo jiné i jejich jednotné zobrazování?   Aqrabuamelu, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Hebké potěšení z doteků luxusu
rezidenceonline.cz
Hebké potěšení z doteků luxusu
Kvalitní osušky, ručníky či froté pantofle díky své savosti a nadýchané struktuře potěší při každém koupelnovém rituálu, na pláži, v relaxačním centru nebo při sportu. Navíc mohou nejen hygienické oáze dodat nádherné barevné akcenty. TEXT: Blanka Stehlíková, FOTO: archivy firem
Pardubický kraj: Království dostihů a malebných řek
epochanacestach.cz
Pardubický kraj: Království dostihů a malebných řek
Oproti ostatním krajům je vnímán jako nejmenší. I přesto se krásy tohoto malého kousku ráje vyplatí prozkoumat do posledního detailu. Nabízí totiž nejen prosluněné louky a šumění řek, ale také elegantní zámky, vůni perníku nebo vojenský adrenalin. Pro chuťové pohárky Je to právě lahodný perník, který zdejší kraj proslavil, a propůjčil mu neodolatelnou „vůni“. První
Krásy skalních měst – Česká republika
nejsemsama.cz
Krásy skalních měst – Česká republika
Podzim je v plném proudu, tak proč si ho nezpříjemnit nějakým výletem do přírody. Skalních měst je u nás mnoho, hezky rozesetých po celé zemi. Pravčická brána Už dlouho je považována za nejkrásnější přírodní útvar Českého Švýcarska, a je tak pomyslným symbolem celé oblasti nedaleko Děčína. Můžete obdivovat její krásu z okolních vyhlídek, ale i
3 období chaosu v dějinách Egypta: Lidé v nouzi jedli vlastní děti
historyplus.cz
3 období chaosu v dějinách Egypta: Lidé v nouzi jedli vlastní děti
Břehy Nilu pokrývají stovky obrovských kamenných bloků. Už od dob Staré říše tu Egypťané budují chrámy, pohřebiště, města i vesnice. Právě Nil a jeho každoroční záplavy jsou totiž klíčem k jejich obživě. Pak ale přijde dramatický zvrat… Kolem roku 2200 př. n. l. se v Egyptě prudce ochladí, což má za následek více než 20letý výpadek pravidelných
Jak a kdy myši dobyly Evropu
21stoleti.cz
Jak a kdy myši dobyly Evropu
Myši domácí se poprvé objevily zhruba před 500 tisíci lety, a to na indicko-pákistánském subkontinentu nebo íránské náhorní plošině, později se rozdělily do několika poddruhů. K lidským společnostem s
SIN uvádí speciální výstavu Objects of Desire
iluxus.cz
SIN uvádí speciální výstavu Objects of Desire
Značka SIN, známá svou inovativní sklářskou technologií Vitrum Vivum, s potěšením představuje exkluzivní prodejní výstavu s názvem Objects of Desire, která potrvá od 21. listopadu do 20. prosince 2024
Čočkové ragú se špagetami
tisicereceptu.cz
Čočkové ragú se špagetami
Připravili jsme pro vás ragú s mletým masem, červeným vínem a parmazánem. Suroviny 100 g červené čočky 150 g mletého hovězího masa 4 velká rajčata 2 mrkve 1 velká cibule 3 stroužky česneku
Brzobohatá už chodí bez manžela! Co se děje?
nasehvezdy.cz
Brzobohatá už chodí bez manžela! Co se děje?
Předávaly se divadelní Ceny Thálie a na slavnostním večeru nechyběla ani Daniela Brzobohatá (45), které předvedla krásnou róbu. K překvapení všech ale dorazila bez manžela Ondřeje Brzobohatého (41
Uvažujete o sušičce?
panidomu.cz
Uvažujete o sušičce?
Děláte dobře. Sušit nemusíte jen ovoce, jde to i s bylinkami, květinami na pot pouri, masem a samozřejmě houbami. S některými přístroji toho dokážete ještě mnohem víc, třeba vyrobit jogurt, nechat kynout těsto, nebo usušit domácí nudle… Aby vám sušička dělala radost a dobře sloužila, musíte si ji vybrat sobě na míru. Velikost tak akorát
Život jí vzalo její „mládí“
skutecnepribehy.cz
Život jí vzalo její „mládí“
Lenka byla moje kamarádka od střední. Jenže zatímco my všichni jsme dospěli, založili rodiny, ona si stále užívala jako dvacetiletá. A to se jí vymstilo. Na škole jsme byli skvělá parta, dodnes se vlastně vídáme na četných srazech. S žádnou jinou školou to takto nemám. Nejbližší jsem si tehdy byla právě s Lenkou. Zábavná a bezstarostná holka, moc
Berta a Rosa: osudové ženy Emila Holuba
epochaplus.cz
Berta a Rosa: osudové ženy Emila Holuba
Má se z něj stát na otcovo přání doktor. A protože to je hodný chlapec, obětuje svou lásku k archeologii a přírodním vědám a doktorem se opravdu stane. Ale jeho láska k dobrodružství a Africe nezmizí. Jakmile odpromuje, otočí se ke své kariéře zády. „Pojedu do Afriky,“ prohlásí a po třech měsících příprav se vydává na cestu. Je
Největší operní záhady: Prokletá operní díla
enigmaplus.cz
Největší operní záhady: Prokletá operní díla
Kolem oper se točí celá řada záhad. V některých sálech údajně řádí duchové, jistá operní díla prý svým tvůrcům přinášejí nevysvětlitelnou smůlu a návštěva konkrétních představení vás může stát život!
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