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
Co se stane, když si dva bratři vezmou dvě sestry a mají dvě děti? Normálně by děti byli bratranci, ale co když otcové jsou dvě identická dvojčata a matky také dvě identická dvojčata? Pak podle genetiky jsou vlastně sourozenci a ne bratranci.   Vědci jsou dvojčaty fascinováni odjakživa. Už multižánrový vědec Francis Galton v roce […]
Každý den člověku vypadne asi 100 vlasů. Mezi 100 000 zbývajícími je to celkem zanedbatelná ztráta. Řídnoucí ohon nebo první spálenina pokožky hlavy sluncem ale může signalizovat, že něco je v nepořádku. Zcela bez povšimnutí může dotyčný přijít až o 50 procent své kštice, než si uvědomí nesporný fakt: Začíná plešatět.   Muži se jí […]
Génius Santini po sobě zanechal řadu architektonicky podivuhodných a nádherných staveb. Všechny jeho majestátní budovy, ale i drobné kapličky mají jedno společné – jsou plné mystických odkazů a tajemných symbolů…   Striktně geometrické tvary v geniálních dílech Jana Blažeje Santiniho-Aichela (1677–1723) často odkazují ke konkrétním číslům a mystice. Nicméně žádná stavba není tolik plná symbolů jako […]
Zvýšená hladina CRP znamená nespecifický ukazatel zánětu v těle. Ale nemusí se vždy jednat o infekci a rozhodne ne vždy se musí sáhnout po antibiotikách.   Testování CRP je obzvláště v tuto roční dobu pro praktické lékaře denním chlebem. K vyšetření využívají kapilární krev – kapku krve z prstu. Pomocí pravidelně kontrolovaného přístroje mohou znát výsledek vyšetření do […]
reklama
Historie
Vezl Amundsen k pólu gramofon?
Loď Fram napíná plachty a 9. srpna 1910 vyplouvá z norského Kristiansandu. V té chvíli ví jen tři muži na palubě, jaký bude její cíl. „Jižní pól,“ oznamuje velitel výpravy Roald Amundsen zbytku posádky až na Madeiře. Severní točna již padla, chce to novou výzvu!   Moře a led jsou jeho život…Poprvé se Roald Amundsen […]
Brodili se křižáci ve Svatém městě krví?
Dřevěné obléhací věže se tyčí nad hradbami města. Ty jsou i přes zoufalý odpor obránců právě prolomeny a dovnitř se ženou zástupy křižáků. V božím jménu už neběží dobývat, ale loupit a vraždit.   Dobytí Antiochie v červnu 1098 je nesporným úspěchem první křížové výpravy do Svaté země, ale současně také zdrojem bojů o moc mezi veliteli […]
Vymyslel Sedžong písmo na dopoledne?
Králem se vůbec stát neměl, ale když už ho osud na trůn posadil, stal se rovnou největším panovníkem historie. Sedžong Veliký toho dal svému národu tolik, že se před ním sklánějí Korejci ještě po šesti staletích.   Území Korejského poloostrova je v polovině 14. století součástí mongolské říše Jüan, mezi obyvatelstvem ale stoupá nespokojenost. Do čela […]
Rekordman v Bílém domě: Národní hrdina vydržel ve funkci pouhý měsíc
William Henry Harrison sice původně studoval medicínu, v roce 1791 se ale rozhodne vstoupit do americké armády, která je zrovna plně zaneprázdněna boji proti indiánům.   O tři roky později se účastní slavné bitvy u Fallen Timbers, v níž vojáci USA triumfují. Když si v roce 1795 bere za ženu Annu Tuthill Symmesovou (1775–1864), zastává […]
Zajímavosti
První známá oběť atentátu? Faraon Teti!
Titul první známé oběti atentátu v historii získává egyptský faraon Teti (někdy známý také jako Othoés), vládnoucí přibližně v letech 2291 až 2279 př. n. l.   Když faraon Venis zemře, aniž po sobě zanechá mužského potomka, pátá dynastie končí a nastává období nestability. Hledá se nový panovník, který „usmíří obě země“. Nakonec se jím […]
Slova s děsivým původem: Křičící duch a čára smrti!
Věci okolo nás občas dostanou své jméno vcelku nečekanou cestou. Vybíráme pro vás slova, která spojuje tak trochu strašidelný původ!   Maskoty dnes máme pro štěstí, dříve však měli lidi chránit před zlými čarodějnicemi! Těm se v jednom ze starých jazyků Francie říkalo „masca“. Podobných slov je mnohem víc. Dnes neškodných, dříve z nich mrazilo… […]
Gaius Appuleius Diocles: Nejbohatší sportovec v dějinách
Kam se na něj hrabou všichni ti zazobaní basketbalisté, fotbalisté, hokejisté či golfisté. Oproti římskému vozatajovi to jsou jen chudí příbuzní. Gaius Appuleius Diocles si už v době starověku vydělá za svou kariéru tolik, že ho dosud nikdo nepřekonal a stále je hodnocen jako nejbohatší sportovec historie.   Jedním z center zábavy je ve starém […]
Nejdelší let světa trvá dva měsíce!
Rok 1958 je pro rekordy zaslíbený. V létě přistává v texaském Dallasu dvojice pilotů, která ve vzduchu vydrží celých 50 dní. Jenže Robert Timm (1926–1976) a jeho kolega John Cook (?–1995) je v Las Vegas překonají, a to rovnou o čtrnáct dní!   Majitel lasvegaského hotelu Hacienda Doc Bailey dumá, jak přitáhnout zákazníky. Dává se […]
Záhady a napětí
Tajemství francouzské katedrály: Působí v ní bájná podzemní energie?
Katedrála Notre-Dame v Chartres je odedávna považována za magické místo, které působí i na nevěřící. Již v dávných dobách se zde rozprostíral posvátný háj, kde se ke svým obřadům scházeli keltští kněží – druidové. Je snad toto místo dodnes ovlivněno nějakou záhadnou silou?   Předchůdkyně dnešní katedrály tady stojí už v roce 1144. O její […]
Záhadný hrob XYZ: Kdo v něm leží?
Na hřbitově v městečku Deep River v americkém Connecticutu stojí náhrobek s podivným nápisem XYZ. Podle místních patří neznámému muži, který se v roce 1899 pokusil vyloupit místní banku. Hrob 40 let navštěvuje záhadná žena zahalená v černé róbě, přesto dodnes nikdo netuší, kým onen kriminálník byl. Co se pokazilo při loupeži? A proč o muži nic nevíme?   Je […]
Pozorování UFO nad Argentinou: Podobnost s Roswellem čistě náhodná?
Záhada jednoho z nejzvučnějších případů UFO v Argentině, pokřtěného tiskem jako argentinský případ Roswell, dodnes přetrvává v paměti nejen argentinských ufologů. Podobnost s legendárním případem v Novém Mexiku z roku 1947 je skutečně až zarážející…   Je právě 17. srpna 1995 a Antonio Galvagno si za jasného dne se svou ženou dopřává oběd, když asi v […]
Poslední britská čarodějnice: Kdo byla Helena Duncan?
Helena Duncan si jako malé děvče vyslouží přízvisko pekelná, neboť tvrdí, že umí mluvit s mrtvými. Od té doby své okolí zahrnuje jedním proroctvím budoucnosti za druhým a jako dospělá se díky tomu stane uznávanou čarodějnicí. Dnes však o jejích schopnostech mnozí pochybují, neboť je údajně doloženo, že při seancích podváděla. Je to pravda?   Je […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Darovaná skleněná kulička mi přinesla veliké štěstí
skutecnepribehy.cz
Darovaná skleněná kulička mi přinesla veliké štěstí
Jednou jsem zasáhla do pranice malých kluků, kteří hráli kuličky. Jeden z nich mi dal svou skleněnku na památku. A štěstí si mě opravdu našlo! Když jsem zůstala sama s dětmi, nebyla to lehká doba. Měla jsem se co ohánět, ale brala jsem si ke své práci různé brigády, aby děti nepocítily chudobu, co se nám přilepila na
Interiérové stínění z textilních materiálů
rezidenceonline.cz
Interiérové stínění z textilních materiálů
Látky všech typů vnášejí do obytného prostoru příjemný pocit, současně nabízejí širokou škálu možností pro personalizaci a stylizaci interiéru. Ačkoli závěsy jsou často první volbou, existuje mnoho dalších možností, které stojí za zvážení. Jednou z hlavních výhod textilního stínění je jeho flexibilita s ohledem na aktuální zaměření konkrétního obytného prostoru. Materiály, jež jsou k dispozici
Jiří z Poděbrad vládl místo Pohrobka
historyplus.cz
Jiří z Poděbrad vládl místo Pohrobka
„Musíme ho tu zdržet,“ říká Jiří z Poděbrad v kruhu přátel. Ladislav Pohrobek, kterému zjara přísahal věrnost, teď na podzim přijel do Prahy. Plánuje se jeho korunovace, ale jde i o to dostat mladičkého krále pod svůj vliv. Jiří se už postará, aby zůstal déle než rok. Odjede až v listopadu 1454.   Na svět
Na Měsíci bude kroužit vodíkový Lunar Cruiser
21stoleti.cz
Na Měsíci bude kroužit vodíkový Lunar Cruiser
Americká kosmická agentura NASA využije vodíkové vozidlo Toyota Lunar Cruiser pro svou nadcházejí pilotovanou misi na Měsíc. Šestikolové vozítko pro jízdu po povrchu umožní vědcům ještě detailnější pr
Šťavnatá barbeque žebírka
tisicereceptu.cz
Šťavnatá barbeque žebírka
Připravujete občerstvení na oslavu? Nezapomeňte připravit pikantní „barbekjů“ žebírka. Suroviny 2 kg hovězích žeber 1 lžíce uzené papriky 1 lžíce granulované cibule sůl, pepř Na omáčku
Záhady hradu Kost: Obývají ho duchové někdejších majitelů?
enigmaplus.cz
Záhady hradu Kost: Obývají ho duchové někdejších majitelů?
Prostřelený obraz neznámé ženy, svědectví o bílém obličeji objevujícím se na snímcích mramorové Madony, odbíjení neexistujících věžních hodin. To je jen několik záhad, které se vážou ke gotickému h
Sušená rajčata v oleji
nejsemsama.cz
Sušená rajčata v oleji
Dokonalá surovina, kterou v kuchyni potřebujete. Hodí se do těstovinových jídel, kuskusu, můžete je použít na obložené chleby, do rizota. Rozumí si s bylinkami, sýry i slaninou. Ingredience na 2 sklenice: ● 2 kg oválných zralých rajčat ● 15 stroužků česneku ● 4 lžíce sušené bazalky ● sůl ● olivový olej Postup: Rajčata překrojte a vyskládejte na plech vyložený pečicím papírem. Osolte je
Pro dobrou paměť trénujte mozek
panidomu.cz
Pro dobrou paměť trénujte mozek
Máte to na jazyku, a přitom si nemůžete vzpomenout. Čím to asi bude? Že by věkem? Možná jen svůj mozek málo trénujete. Každý z nás si dokáže zapamatovat mnohem víc, než si myslí. Nezáleží totiž ani tak na věku jako na trénovanosti mozku. Říkají to vědci, kteří mozek zkoumají již po desetiletí. Paměť se podle
Návrat Bernáškové k ex? Společná dovolená!
nasehvezdy.cz
Návrat Bernáškové k ex? Společná dovolená!
Herečka Jana Bernášková (43) ze seriálu ZOO, která si ještě před lety nemohla přijít s otcem své dcery Justýny (17) na jméno, s ním teď vyrazila na společnou dovolenou. S režisérem Davidem Drábkem (54
Česká republika zná nejlepší domácí vína roku 2024
iluxus.cz
Česká republika zná nejlepší domácí vína roku 2024
Branko Černý, ředitel největšího českého vinařského projektu Král vín, dnes slavnostně vyhlásil výsledky jeho soutěžní části. Do ní 165 českých a moravských vinařů přihlásilo celkem 1370 vín. • Abs
Armand Douglas Hammer: Temné fantazie krásného prince
epochaplus.cz
Armand Douglas Hammer: Temné fantazie krásného prince
Je hezký, urostlý, slavný a velmi bohatý. Dokonale splňuje všechny parametry moderního prince. Ale pozor! Je k mání jen pro opravdu otrlé princezny. Jeho představa kvalitního sexu zahrnuje svazování a kapku násilí. Navíc je možná kanibal. V případě amerického herce Armanda Douglase Hammera (*1986) byla Štěstěna značně rozdavačná. Armie se prostě uměl narodit. Jeho předkové nashromáždili obrovské
Tábor: Hravé město s hrdou tváří
epochanacestach.cz
Tábor: Hravé město s hrdou tváří
Jan Žižka střeží kamenným pohledem gotickou radnici i kostičky lega a čokolády. Pod pláštěm s kalichem za zvuků hudby a pouličního divadla ožívá genius loci města. Město Tábor, tak úzce spojené s husitským revolučním hnutím, vypíná svou hrdou tvář na jihu Čech. Tam, kde dříve řinčely zbraně, dnes cinkají sklenky místních vináren a kavárniček. Chcete-li také pocítit