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
Vědci nalezli v třetihorním baltském jantaru důkazy, že nejen vzhled hmyzu, ale také jeho chování je konzervováno desítky milionů let.   Přibližně před 40 miliony let se termití pár druhu Electrotermes affinis zrovna věnoval námluvám, když uvízl v lepkavé pryskyřici stromu a navždy zůstal uvězněn ve zkamenělém jantaru. Tato dosud jediná známá fosilie páru termitů poskytla […]
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 […]
reklama
Historie
Inaugurace prvního prezidenta USA: Washington si musel půjčit na cestu
Atmosféra v New Yorku je ve čtvrtek 30. dubna 1789 mimořádně slavnostní. Už od rozbřesku se lidé shromažďují v ulicích města. Všichni v radostném napětí očekávají, co se bude dít. Prezidentskou přísahu ještě dosud nikdy neviděli…   Davy lemují newyorskou Cherry Street. Právě na této ulici na Manhattanu se v čísle 3 nachází nová rezidence […]
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 […]
Zajímavosti
Nazar: Oko proti zlých pohledům
Modrá, bílá, světlemodrá, tmavomodrá. Co je to za podivnou duhu? Na mysli máme nazar neboli oko zla. Prý jednoduchý návod na to, jak přežít veškerou závist a zlobu okolního světa!   V modrých očích některé kultury vidí zlo. Například Turci, ale i Řekové. Když mezi ně, typicky hnědooké, přicházejí ze severní Evropy nositelé očí blankytných, […]
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 […]
Záhady a napětí
Aztécké píšťaly smrti: Šlo o předměty používané při obětech?
Má pouhých pět centimetrů. Přesto podle některých lidí dokáže vytvořit ten úplně nejstrašidelnější zvuk na světě. „Rozhodně vám nažene strach,“ uvádí popularizátor vědy James Orgill. Řeč je o aztécké píšťale smrti. K čemu před dávnými staletími sloužila? Používala se při mimořádně krvavých rituálech nebo ji nosili vojáci na bitevní pole?   Archeologům se naskýtá děsivý pohled. […]
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! […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
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
Je zamilovaný do Kohoutové?
nasehvezdy.cz
Je zamilovaný do Kohoutové?
Někdy se stává, že se do sebe během natáčení zamilují dva herečtí kolegové. Možná je to i případ Bereniky Kohoutové (33) a Filipa Blažka (50), kteří hrají zamilovanou dvojici v seriálu Jedna rodina.
Záhada mých skvrn na rukou
skutecnepribehy.cz
Záhada mých skvrn na rukou
Od dětství jsem trpěla záhadnou nemocí. Nikdo mi nedokázal pomoci. Až minulý život ukázal příčinu. Prvně se mi to stalo jako miminku a s naprostou pravidelností se ten nevysvětlitelný „problém“ opakoval každý rok – vždy ve stejném období. Tu záhadnou nemoc nedokázal nikdo nikdy rozluštit, až do mých třiatřiceti let. Do roka a do dne V čem spočívala ta
Vranová Lhota a Vraní Hora: Skutečně jsou tato bývalá sídla útočištěm duchů?
enigmaplus.cz
Vranová Lhota a Vraní Hora: Skutečně jsou tato bývalá sídla útočištěm duchů?
Obec Vranová Lhota leží v údolí říčky Třebůvky v okrese Svitavy. V obci stojí tvrz, o níž první písemná zmínka pochází z roku 1406. Jedná se o původní středověkou stavbu s gotickou a renesanční přesta
Mé ztracené dítě se objevilo a změnilo mi život
nejsemsama.cz
Mé ztracené dítě se objevilo a změnilo mi život
Tehdy jsem byla sama ještě dítě! Pozdě jsem litovala, že jsem své miminko dala k adopci, ale neměla jsem na výběr. Po letech si mě však našlo! Je to tak dávno, a přesto se na to nedá zapomenout! Stále to strašně bolí. Bylo mi šestnáct, když jsem se zamilovala do vojáka, který sloužil v našem městě. Myslela jsem
Kde leží hrob abatyše Mlady?
historyplus.cz
Kde leží hrob abatyše Mlady?
Archeologové důkladně prozkoumávají ostatky, vyzvednuté z hrobu č. 110 na pohřebišti svatojiřského kláštera na Pražském hradě. Dlouhá léta se vědci domnívali, že patří abatyši Anežce Přemyslovně, nevlastní sestře Přemysla Otakara I., která zemřela roku 1228. Teď se ale zdá být všechno jinak… Datování kosterních ostatků, odhalených v hrobě č. 110, určuje, že jejich majitel či
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
epochanacestach.cz
Zámek Kynžvart: Dřevomorka už dávno neřádí
Zámek Kynžvart je vystavěn v kombinaci klasicismu a empíru a od roku 1828 v něm sídlilo muzeum, jedno z nejstarších v Čechách. Býval letním sídlem hraběte a diplomata poloviny 19. století Klemense Metternicha, a proto se v něm také odehrálo mnoho významných setkání evropských politiků. Navštívil ho ale například také básník Johann Wolfgang Goethe. Poté, co byl zestátněný zámek v roce
Asijské nudle s vepřovým masem
tisicereceptu.cz
Asijské nudle s vepřovým masem
Co nesmí chybět v žádném asijském pokrmu? Především chilli, které dodá pokrmu ten správný říz, čerstvé bylinky, křupavá zelenina a sezamová semínka. Suroviny 200 g vepřových nudliček (například
Milionářské sny o medu
iluxus.cz
Milionářské sny o medu
Milionáři často dostanou, co chtějí, a Sir Jim Ratcliffe, spolumajitel Manchester United, je toho dokonalým příkladem. Po osmnáctiměsíčním boji o plánování vyhrál spor se sousedem ohledně úlů a teniso
Zavražděná Otýlie Vranská: Kdo rozporcoval mrtvou dívku v kufrech?
epochaplus.cz
Zavražděná Otýlie Vranská: Kdo rozporcoval mrtvou dívku v kufrech?
Nádražák lehce nadzvedne víko opuštěného kufru a sáhne dovnitř. Snad se mu podaří nahmatat třeba občanský průkaz. Jeho ruka však narazí na něco měkkého, poddajného. A studeného. „Myslel jsem, že sahám na kus masa,“ sdělí později kriminalistům. V podstatě to tak bylo. Je mladá i pohledná. A tak se Slovenka Otýlie Vranská vydá hledat štěstí
Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
panidomu.cz
Na talíř, když šéfkuchař ho dává…
… králem všech květin je špenát, zpíval kdysi slavný zpěvák. Špenát je ale vskutku populární listová zelenina, která se používá téměř ve všech světových kuchyních. Z dětství si jej určitě pamatujete jako poměrně neoblíbenou přílohu k masu a naopak milované jídlo Pepka námořníka, kterému plechovka špenátu vždycky spolehlivě pomohla dodat mimořádné síly. Vědci docela nedávno
U viru ptačí chřipky byly zjištěny nové mutace
21stoleti.cz
U viru ptačí chřipky byly zjištěny nové mutace
Podle nové, dosud nerecenzované studie získal virus ptačí chřipky, který momentálně šíří mléčnými farmami ve Spojených státech, desítky nových mutací. A to včetně těch, které jej mohou učinit schopněj