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
Pořád je to opomíjená záležitost, třebaže lékaři upozorňují na evidentní přínos…Význam pupečníkové krve pro lékařské zákroky byl potvrzen před 30 lety, kdy byla v pražské nemocnici v Motole provedena první transplantace pupečníkové krve v České republice. Dětský pacient, trpící závažnou nemocí, dostal díky krvetvorným kmenovým buňkám z pupečníkové krve od sourozence šanci na uzdravení.   […]
Jen v Česku si míchu poraní až tři stovky lidí ročně. Následky narušení tohoto křehkého spletence nervových vláken jsou zpravidla nevratné. Anebo ne? Kristýna Kárová z Ústavu experimentální medicíny AV ČR se možnostmi regenerace axonů po míšním poranění intenzivně zabývá.   Potřebuju podrbat na nose, vyhodnotí mozek a vyšle motorickou drahou míchy signál do svalů […]
Jeden rok večerního sledování televize, jedna cesta letadlem z východního na západní pobřeží USA nebo 3 dny strávené v Atlantě. Všemi těmito činnosti do sebe průměrný Severoameričan dostane dávku 0,1 miliSievertu (mSv) ionizujícího záření.   Dalších přibližně 6,1 mSv za rok načerpá tím, že chodí k lékaři, jí, pije, dýchá a funguje ve světě, ve […]
Před více než 100 lety dal Jaroslav Heyrovský světu revoluční analytickou metodu – polarografii. Před téměř 70 lety vyrobili Češi plastickou trhavinu Semtex a ve stejné době Otto Wichterle dokončoval první hydrogelovou kontaktní čočku pro korekci optických vad zraku.   V nedávnější době profesor Holý vyvinul nové skupiny léčiv, antivirotik, proti HIV/AIDS, virovou hepatitidu typu B […]
reklama
Historie
Milovaná dcera císařovny Sisi se mohla provdat za kominíka!
Sisi se v návalu zoufalství svíjí po zemi. Stačí však jeden pohled na vyděšenou dceru a další ze záchvatů císařovnu rychle opouští. Život s labilní matkou není pro Marii Valerii žádný med.   „Dítě se narodí v Uhrách, a když to bude chlapec, bude se jmenovat Štěpán,“ prosazuje si císařovna Alžběta Bavorská (1837–1898), zvaná Sisi, […]
Popoháněl Sforza Leonarda kvůli Poslední večeři?
Když Leonardo maluje fresku Poslední večeře, chodí za ním hosté, tiše sedí za jeho zády a sledují ho při práci. Mistr prý přichází brzy ráno, vyleze na lešení a zůstává tam se štětcem v ruce až do soumraku.   Jsou však dny, kdy Leonardo da Vinci (1452–1519) nenamaluje ani čárku. Nastanou i dramatické dny, kdy střídá […]
Ohrnovali vojáci Afrikakorps nos nad Mussoliniho řití?
O tom, že by bojoval v Africe, Adolf Hitler zprvu vůbec neuvažuje. Bídná situace jeho italského spojence ho však přiměje změnit názor. V červnu 1941 už v poušti válčí 33 500 Němců v rámci několika divizí Afrikakorps.   Většina německých vojáků, kteří do Afriky pod velení Erwina Rommela (1891–1944) zamíří, jsou ostřílení váleční harcovníci. Účastnili […]
Srpnová invaze: Vetřelci narazili na minimální odpor
Velel operaci Dunaj a svůj úkol splnil na výbornou. Za úspěšnou invazi vojsk Varšavské smlouvy do Československa je ostřílený generál Ivan Pavlovskij odměněn titulem Hrdiny Sovětského svazu. V oficiálním zdůvodnění však o dobře zorganizované okupaci nebude ani slovo. Nejvyšší státní vyznamenání dostane „za statečnost a odvahu, projevené v obraně Sovětského svazu“.   V Československu dochází […]
Zajímavosti
Damašská růže: Opojná starověká kráska
I když existuje mnoho krásnějších a impozantnějších růží, ve vůni se jí žádná nevyrovná. Je tak silná a okouzlující, že si získala svět už v hlubokém starověku a ani dnes její popularita neklesá. Seznamte se s neobyčejným příběhem damašské růže.   Nejstarší záznamy o damašské růži pocházejí z Mezopotámie ze 7. století před naším letopočtem. […]
Záhadná Sfinga: Opravdu ji vytvořili lidé?
Je přes dvacet metrů vysoká, ale výška není to hlavní, co na ní lidi dodnes fascinuje. Mnohem více je přitahuje záhadný vzhled Sfingy a její původ, opředený tajemstvím.   I když jsou pyramidy v Gíze pravděpodobně nejpůsobivějším dokladem neobyčejných schopností starověkých Egypťanů, sousedící Sfinga má o něco tajemnější původ. Podle nové studie ji totiž možná […]
Největší zlatý nuget: Má téměř 80 kg!
Dnes je Moliagul, městečko v australském státě Victoria, z velké části tvořeno farmáři, kteří obývají hrstku domů. V 50. a 60. letech 19. století to tu ale žije víc než v kdejaké světové metropoli. A to díky zlaté horečce.   Tisíce lidí tehdy vyráží do Moliagulu, ale i dalších míst v Austrálii, aby hledali své, […]
Všestranný zázvor: Dobrý sluha, ale zlý pán
Na první pohled nejde o nijak vizuálně atraktivní rostlinku. To, že by v soutěži krásy propadla, je ale těm, kterým její oddenky pomohly při nevolnostech, nachlazení či zažívacích potížích, celkem fuk. Zázvor je skvělou přírodní medicínou, jen se to s ním nesmí přehnat.   Do zbytku světa se rozšíří z Asie, konkrétně z té jihovýchodní. […]
Záhady a napětí
Fenomén zvaný glosolálie: Kdo vlastně promlouvá?
Glosolálie (z řeckého „glossa“ – jazyk a „lalein“ – mluvit) je fascinujícím jevem, při němž lidé hovoří nebo zpívají v jazycích, které jim samým nejsou srozumitelné. Tento stav velmi často najdeme v náboženských kontextech, ale může se objevit i mimo ně. Kde se tato tajuplná schopnost bere?   Glosolálie se objevuje v historii lidstva odedávna. […]
Havajská technika Ho´oponopono: Klíč k dosažení všeho?
Nejrůznější alternativní metody určené k osobnímu rozvoji obvykle vychází z východních hinduistických či buddhistických tradic. Ovšem i v jiných koutech světa najdeme postupy, které mají do našeho života přitáhnout pozitivitu a štěstí. Havajská metoda s trochu zvláštním názvem Ho´oponopono je jednou z nich. Skutečně má až zázračné výsledky?   Na terase typického havajského domku sedí muž v bílé košili. Má zavřené […]
Tajemná brána Aramu Muru: Je vchodem do tajné říše?
O původu a účelu takzvané Brány bohů vytesané do skály u horského jezera Titicaca v Peru existuje řada teorií, ale její skutečná funkce a význam zůstávají záhadou. Podle pověsti branou kdysi dávno za pomoci zlatého klíče prošel incký kněz a následně zmizel ve světlem zalitých tunelech uvnitř. Může se tento příběh zakládat na pravdě?   […]
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Otevřený minimalismus Diablo House
rezidenceonline.cz
Otevřený minimalismus Diablo House
Kancelář Terry & Terry Architecture představila zdařilý projekt v podobě přístavby obytného křídla ke stávajícímu jednopodlažnímu domu. Nový dvoupatrový objem, napojený na původní objekt pod ostrým úhlem, začleňuje obytný prostor do okolí a těží z dalekých výhledů na přilehlé kopce a údolí. Jádro domu, jež zaujímá celkovou plochu 613 čtverečních metrů, je v aktuálním uspořádání
Pigmentové skvrny po opalování
nejsemsama.cz
Pigmentové skvrny po opalování
Opálená pokožka, která připomíná to slastné dovolenkové nicnedělání, pomalu bledne. Klídek střídá rozčarování nad nevzhlednými pigmentovými skvrnami, které nám sluneční paprsky na pokožce zanechaly. Jak se jich zbavit, aby pokožka vypadala zase mladě? Zamaskovat, nebo vybělit? Toť otázka. Boj s pomocí séra, ale i pera Sérum je koncentrovanější, tedy silnější a nejefektivnější. Díky depigmentační čisticí vodě
Coringa: Proč tu jen nikdo nechce žít?
epochaplus.cz
Coringa: Proč tu jen nikdo nechce žít?
Zoufalý dobytek se snaží uniknout z bahenní zkázy a prudkého vodního živlu. Jenže tentokrát neutečou ani zvířata, ani lidé. 25. listopadu 1839 se přístavním městem Coringa v indickém Ándhrapradéši přežene již druhá ničivá cyklóna. Jenže tentokrát půjde o skutečnou apokalypsu, domy vinou 12 metrových přílivových vln padají jako by byly z karet, obhospodařovaná pole jsou
Něco extra: zmrzlina z avokáda
panidomu.cz
Něco extra: zmrzlina z avokáda
Se zmrzlinami se hodně experimentuje, ale právě tato z avokáda není chuťově výstřelkem, ale naopak překvapivě lahodným dezertem. Avokádo má hned dva předpoklady stát se praktickou ingrediencí pro výrobu domácí zmrzliny. Především obsahuje vysoké množství tuku, navíc přirozeně krémové konzistence. K tomu si přičtěte jemnou, lehce trávovou chuť dužiny, která se dá dobře skloubit s
Ten jediný, kterého jsem milovala, mě přehlížel
skutecnepribehy.cz
Ten jediný, kterého jsem milovala, mě přehlížel
Nadbíhala jsem mu, jak se jen dalo, ale všechno to bylo marné. Ten fešák na červené motorce si mě ani nevšiml a léto už se chýlilo ke konci. Bylo mi sedmnáct a chodila jsem s Hrochem. To byla přezdívka, ve skutečnosti se jmenoval Jirka. Hrocha připomínal zavalitější postavou a vypoulenýma očima. Spíš to bylo ovšem tak, že Hroch
Láska jako trám, nebo jen flirt Pagáčové?
nasehvezdy.cz
Láska jako trám, nebo jen flirt Pagáčové?
Manželství Patricie Pagáčové (35) se rozpadlo teprve nedávno. Jenže se zdá, že kráska už má náhradu. Otázka ovšem je, jak to s tajemným fešákem vlastně má. Totožnost holohlavého vousáče, který se n
Kolumbus, Vikingové, nebo někdo jiný?
enigmaplus.cz
Kolumbus, Vikingové, nebo někdo jiný?
Zdá se, že ani Kolumbus, ani Vikingové nedorazili k břehům Ameriky jako první. Kontinent totiž lákal lidstvo dávno před nimi. Roku 455 se měl do Ameriky vydat buddhistický mnich jménem Hui Šen, kte
Nové snímky Merkuru ukazují skvrnitý povrch v ostrých detailech
21stoleti.cz
Nové snímky Merkuru ukazují skvrnitý povrch v ostrých detailech
Sonda BepiColombo, společná mise Evropské a Japonské vesmírné agentury, dokončila jeden ze svých průletů kolem Merkuru. Následně zaslala snímky znázorňující krátery posetý povrch planety, kterou začne
ČLOVĚK V PŘÍRODĚ
epochanacestach.cz
ČLOVĚK V PŘÍRODĚ
Na výstavišti Diamant Expo v Lounech proběhne tradiční výstava drobného zvířectva a chovatelských potřeb, zdravé stravy a života. Výstava je spojená s výstavou Řemesla a kreativita. V EXOTICKÉM pavilonu najdete hady, želvy, exotické ptactvo,.. V chovatelském pavilonu máte možnost vidět i zakoupit drobná domácí zvířata – králíky, drůbež, holuby,…
Zhrzená královna nechala zavraždit sokyni v lásce
historyplus.cz
Zhrzená královna nechala zavraždit sokyni v lásce
Řadu let musí snášet ponížení. Král ji odsunul na vedlejší kolej a se svou milenkou plodí jedno dítě za druhým. Marie Portugalská sní o pomstě. Obrní se trpělivostí a po manželově smrti přichází její chvíle. Zostuzená královna nechá svou konkurentku krutě potrestat…   Pochází ze šlechtického rodu, který patří v Kastilii k těm nejvlivnějším. Na prahu dospělosti
Station Anděl na pražském Smíchově právě otevřel
iluxus.cz
Station Anděl na pražském Smíchově právě otevřel
Novinka roku se právě otevřela. Station Anděl na pražském Smíchově láká svou autentickou newyorskou atmosférou, kde chutě neznají mezí evropského kontinentu. Americké receptury, které odpovídají návšt
Asijská kuřecí polévka
tisicereceptu.cz
Asijská kuřecí polévka
Asijská jednoduchá polévka vás rozhodně zahřeje a potěšující navíc je, že ingredience máte vlastně téměř vždy doma. Ingredience rostlinný olej 750 ml kuřecího vývaru 3 mrkve 1 menší pórek 10