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 mnohém připomíná Mléčnou dráhu s dostatkem materiálu pro vznik miliard hvězd. Jak se ale zdá, J0613+52 žádné hvězdy nemá. Je osamoceným chuchvalcem prachu a plynu unášeným vesmírem od počátku věků. Tak alespoň galaxie pojmenovaná J0613+52 na první pohled vypadá.   Tým vedený astrofyzičkou Karen O´Neilovou bizarní objekt vzdálený 270 milionů světelných let za pomocí […]
Sedíte, pijete kávu a držíte v ruce časopis (nebo mobil) s tímhle textem. A ani jste se nepodivili nad tím, jak je možné, že jste časopis/mobil ihned vnímali jako časopis/mobil, křeslo si nespletli se stoličkou a bezpečně rozpoznali svůj hrnek. Co na to říká mozek?   Identifikace objektů se nám zdá jako ta nejvíc samozřejmá věc pod […]
Pacienti s celiakií, pšeničnou alergií a intolerancí se konečně dočkají bezlepkového pečiva kvality konvenčního pečiva. Novou recepturu vyvinul tým výzkumníků společnosti Perník s.r.o., Mikrobiologického ústavu AV ČR, Výzkumného ústavu potravinářského Praha a firmy RADANAL s.r.o. Technologická agentura České republiky (TA ČR) podpořila tento projekt v rámci Programu EPSILON.   Bezlepková bageta je výsledkem čtyřletého výzkumného […]
Spasticita je stav zvýšeného napětí ve svalech, které vede k bolestem a křečím. Je jedním z projevů závažných onemocnění, jako jsou roztroušená skleróza, cévní mozková příhoda, nebo stavy po úrazech mozku a míchy. Základním lékem, který svalovou ztuhlost zmírňuje, je baklofen.   Podává se buď ve formě tablet, kde je jeho účinnost nižší, nebo v roztoku přímo […]
reklama
Historie
Diktátor rozpoutal petrželový masakr
Voják se sveřepou tváří ukáže spoutanému zajatci petržel. „Jak se to jmenuje?“ udeří na něj. Když ho jeho odpověď neuspokojí, pozvedá mačetu a nešťastníkovi se špatnou výslovností na místě setne hlavu.   Ostrov Hispaniola v karibském souostroví Velké Antily je velký přibližně jako Česká republika, ale o místo na něm se dělí dva státy. Napjaté vztahy […]
Zradil prokletý diamant Habsburky?
O luxusní šperky z aukční síně Christie´s je jako každoročně obrovský zájem. Tentokrát však doslova enormní. V katalogu se totiž vyjímá skutečný skvost – pod položkou číslo 710 je v něm zapsán „bezejmenný žlutý diamant o váze 81,56 karátu, zasazený mezi 15 malými brilianty“. Jeho vyvolávací cena činí 350 000 švýcarských franků.   Původ tohoto slavného diamantu […]
Bylo povinností královského lékaře kárat vládce?
Muž v taláru pospíchá ulicemi města. Lidé, které potkává, jej uctivě zdraví. Jako by je ani nevnímal, má práce nad hlavu. Teď ho čeká medicínská přednáška na lékařské fakultě, pak bude studenty seznamovat s taji astronomie a u dvora má naplánovanou audienci…   Vystudovat medicínu nebylo již ve středověku jen tak. Zájemce musel nejprve strávit […]
Fred Astaire: U filmu mu dali nejdřív košem
Elegán s graciézními pohyby tančí ve světle reflektorů. Miláček národa stále hledá partnerku, která mu bude důstojným protějškem. A pak jednoho dne spatří tu pravou. Světový film v tu chvíli získá legendu – duo Ginger a Fred.   Přistěhovalec z Rakouska Fritz Austerlitz (1868–1923) pracuje v pivovaru v americké Nebrasce a se svým životem je docela spokojený. […]
Zajímavosti
Skoky z mostu: Když se voda promění v beton!
Vedle skoku dalekého či vysokého existuje i skok hluboký, který je z nich kupodivu nejnáročnější a také nejriskantnější. Skáče se z vysokých budov, antén, útesů, dokonce i z hranice vesmíru, ale všechno to začne skoky z mostů.   Jejich tradice sahá minimálně do roku 1885 a koncem 19. století jsou nebezpečnou módou, se kterou úřady […]
Zápas století: Šachy, které rozhodují o politice
S trochou nadsázky jde o nejslavnější bitvu studené války. Proti sobě se postaví dva naprosto odlišní lidé, které spojují jen láska k šachům – ruský kliďas Boris Spasskij (*1937), muž, který si místo emocí zapálí cigaretu a jeho pravý opak, americká neřízená střela a bez přehánění tak trochu exot Bobby Fischer (1943–2008).   Šachová partie […]
Může nám půst prodloužit život?
Půst či hladovku lidé drží z různých důvodů. Někteří chtějí zhubnout, jiní proti něčemu protestují, případně jen dodržují kulturní či náboženské tradice. Co ale nejíst proto, abychom byli zdraví a žili déle? Funguje to, nebo je to nesmysl?   Myši v laboratoři italského profesora Valtera Longa (*1967) v Miláně se dožijí výrazně vyššího věku než […]
Mapinguari: Je nestvůra s tlamou na břiše jen mýtus?
Fascinující amazonská džungle nemusí skrývat jen dosud neznámé rostliny a „běžná“ zvířata. Možná se v ní potlouká tvor, se kterým byste se rozhodně setkat nechtěli. Podle některých popisů připomíná Bigfoota a i když jde podle všeho o legendu, reálný předobraz toto monstrum zřejmě opravdu má!   Pohybuje se prý pomalu a nenápadně a většinou zůstává […]
Záhady a napětí
Vrch Modla: Praktikovali zde Slované lidské oběti?
V národopisné oblasti Slovácka na jihovýchodě Moravy nalezneme zalesněný vrch Modla. Jedná se o jednu z dominant vrchoviny Chřiby a o místo, kde badatelé v minulosti objevili pozůstatky osídlení z doby železné a malé keltské sídlo z 2. století př. n. l. To je dnes historiky považované za bývalé kultovní místo. Co všechno se na něm odehrávalo?   […]
Bigfoot v Kazachstánu? Tamní farmáři tvrdí, že ho spatřili!
V odlehlé oblasti východního Kazachstánu si několik obyvatel všimlo něčeho neobvyklého. Farmáři řekli televiznímu kanálu 24.kz, že yetti krade jejich dobytek. Skutečně mají co dělat s legendárním kryptidem?   Jeden z místních farmářů na východě Kazachstánu je svědkem něčeho neskutečného. V noci ho vzbudí podivné zvuky a vyženou ven z postele. Dojde až ke své […]
Pátrání po biblických záhadách pokračuje: Zničil město Sodoma asteroid?
Slavný biblický příběh o zničení hříšných měst Sodoma a Gomora zná téměř každý. Až do současnosti si ale odborníci lámali hlavu nad tím, jestli si autor této části Bible událost vymyslel, nebo vycházel z něčeho, co se skutečně událo. Podle nejnovějších archeologických objevů se ale zdá, že se celá zkáza stala přesně tak, jak tvrdí Bible! […]
Do hlubin jeskyně Výpustek: Ukrývá největší krasové jezero u nás?
Před badatelem Josefem Urbánkem leží právě dokončená mapa. Zakreslená je na ní také obří vodní plocha. Urbánek totiž ve 20. a 30. letech minulého století postupně prozkoumal záhadnou jeskyni Výpustek. Údajně v ní objevil také přírodní unikát. Po něm se ale úplně slehla zem. Existuje vůbec a může nás k němu mapa přivést?      Rozlehlými prostorami […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
BMW Motorrad invelt ve znamení novinek: Cestovní endura ve střední třídě nadchla
iluxus.cz
BMW Motorrad invelt ve znamení novinek: Cestovní endura ve střední třídě nadchla
Při koupi motorky jsou klíčové testovací jízdy. Společnost Invelt, která se řadí mezi první dealery BMW v Čechách, připravila pro milovníky a nadšence motorek den pro zákazníky s dispozicí jedenácti z
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Křupavá kachna v těstíčku
tisicereceptu.cz
Křupavá kachna v těstíčku
Suroviny 2 kachní prsa 3 kuličky celého pepře 2 lžíce rýžového vína 2 lžíce sójové omáčky 1 celá skořice 1 bobkový list 1 lžička soli Na těstíčko 100 g hladké mouky 1 dcl ledové vody
Space Shuttle: Smělé plány nevyjdou
epochaplus.cz
Space Shuttle: Smělé plány nevyjdou
Píše se startu 28. ledna 1986. Den, který se do historie kosmonautiky zapíše černou tužkou. Raketoplán Challenger se odlepuje od země, ale pouhých 73 sekund od startu prohoří spoj mezi dvěma částmi SRB. Ten špičkou prorazí nádrž a ozve se exploze.   Dominový efekt na sebe nenechá čekat. Druhá exploze je likvidační. Na nebi zůstane
Portugalsko je rajský kout – Evropa
nejsemsama.cz
Portugalsko je rajský kout – Evropa
Na Pyrenejském poloostrově se vedle Španělska nachází barevné Portugalsko, jehož pobřeží ohraničuje Atlantský oceán. Proč je skvělou volbou pro jarní prodloužený víkend i letní dovolenou? Země mořeplavců nabídne nejen chuť Pastéis de Nata – jednoho z nejlepších dezertů na světě. Můžete tu degustovat portská vína u legendární řeky Douro v Portu, objevovat krásnou architekturu i přírodu. Vybere si tu zkrátka každý! Z hospůdek
Unikátní expozice: Zbiroh, sídlo templářů
epochanacestach.cz
Unikátní expozice: Zbiroh, sídlo templářů
Před deseti lety zámek Zbiroh způsobil senzaci svou expozicí nazvanou Tvář Leonarda da Vinci – Příběh rytířského řádu templářů. Výstava trvala půl roku a většina jejích exponátů na místě zůstala, takže dnes může nová expozice znovu připomenout historii templářského řádu spojenou se zámkem. Výstavě dominuje takzvaná Lukánská deska – autoportrét Leonarda da Vinci, dílo, které
Čokoláda v ohrožení, pomoci má očkování i matematika
21stoleti.cz
Čokoláda v ohrožení, pomoci má očkování i matematika
Mezi přední světové producenty kakaa (Theobroma cacao) patří i africká Ghana. Její produkci však decimuje nemoc zvaná viróza zduřelých výhonků kakaovníku, přenášená drobným hmyzem vlnatkou. Od roku 19
5 sídel Velké Moravy: Kde leželo hlavní město dávné říše?
historyplus.cz
5 sídel Velké Moravy: Kde leželo hlavní město dávné říše?
Plameny stravují dřevěné trámoví. Obyvatelé vyděšeně zírají, jak v oblaku dýmu mizí jejich domovy. Dnes přespí pod širým nebem, ale hradiště ve Valech u Mikulčic nezanikne. Vrhnou se do práce a brzy tu bude stát nové.   Karavana kupců dorazí k dřevěnému mostu přes řeku Moravu. Po krátkém uvítání následuje hostina, poté pozvání do baziliky, pýchy
Na sletu čarodějnic jsme zhmotnily svá přání
skutecnepribehy.cz
Na sletu čarodějnic jsme zhmotnily svá přání
Kolem zapáleného ohně se nás sešlo devět. Myslely jsme si, že to bude jenom zábava, naše kouzlení ale začalo působit. Proutěná koštátka čarovala a plnila naše přání. Na tento svátek se vždycky těšíme. Dodnes hledáme se sestrou Madlou, kam bychom vyrazily a pořádně si filipojakubskou noc neboli čarodějnice užily. Jednou v mládí jsme vzaly i naše dvě kamarádky Soňu
Dcera Rybové se zakoukala do pěkného frajírka
nasehvezdy.cz
Dcera Rybové se zakoukala do pěkného frajírka
Herečka Linda Rybová (48) ze seriálu Ulice život dětí obvykle nekomentuje, tentokrát však zřejmě nemá na vybranou! Její nejstarší dcera Rozálie Prachařová (20) se totiž při natáčení seriálu Lež na pl
Ekologická domácnost se vyplatí
panidomu.cz
Ekologická domácnost se vyplatí
Chtěli byste začít žít v souladu s přírodou a nevíte, jak začít? Není to vůbec obtížné, a navíc svou změnou nešetříte jen přírodu, ale i vlastní peněženku. Nejde jen o šetření vodou, to je úplné minimum. Jsou i další možnosti. Jaké? 1. Používejte méně chemikálií Chemie se stala neodmyslitelnou součástí našeho života. Používáme ji při úklidu, při
Děsivá červenooká monstra: Na koho narazil lovec v temných kanadských lesích?
enigmaplus.cz
Děsivá červenooká monstra: Na koho narazil lovec v temných kanadských lesích?
Kanadský lovec Melvin Georgekish zažije v srpnu roku 2013 šok. V lese v kanadské provincii Québec totiž spatří dva páry červených očí, které na něj upřeně zírají. V mechu navíc později nalezne záhadné