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
Z nejnovější studie, která zmapovala výskyt planých rostlin na území Brna, vyplývá, že ve městě se vyskytuje 1 492 druhů planých nebo samovolně zplanělých rostlin, z nichž 255 patří mezi ohrožené druhy. Tým botaniků z Masarykovy univerzity pod vedením Zdeňky Lososové na studii pracoval více než 10 let a rozšíření druhů zdokumentoval na jednotlivých mapách. […]
Říká se, že není malých rolí. A že i nicotný jedinec může dokázat velké věci. To se potvrdilo v savaně v Keni, kdy jeden druh mravenců zapříčinil malou změnu v přírodním prostředí, která ale měla dalekosáhlé důsledky.   Celá desetiletí působil a žil na pastvinách v africké Keni původní druh mravenců akátových (Crematogaster). Ten svými […]
Tým botaniků odhalil významné změny v rozšíření druhů české květeny. Jejich studie analyzovala ústup i šíření jednotlivých druhů flóry na českém území od roku 1960. Nová studie vznikla na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity ve spolupráci s Botanickým ústavem Akademie věd ČR, Univerzitou Karlovou a Vídeňskou univerzitou a byla publikována v mezinárodním odborném časopise Biological Conservation. […]
Vezmete altermagnet, dáte ho pod rentgen, měníte polarizační filtr a pozorujete, jak materiál pohlcuje světlo. Zní to skoro jako pokus z běžné hodiny fyziky, jde však o průlomový experiment, jehož výsledkem je pozoruhodný objev fyziků z Masarykovy univerzity, Akademie věd ČR (AV ČR), Metropolitní univerzity v Ósace a University of Nottingham.   Před půl rokem […]
reklama
Historie
Králův domeček: Fridrich II. manželku do Sanssouci nepouštěl
Fridrich II. zuřivě čmárá cosi na papír a von Knobelsdorff je bledý jako stěna. „Výsosti, to je prevence proti vlhkosti!“ osmělí se namítnout. „Žádné patro, žádné schody,“ rozčílí se král. Uznávaný architekt dostane výpověď.   S rokem 1740 a smrtí svého despotického otce se Fridrich II. (1712–1786) stává pruským králem, a hlavně svým pánem. Dává […]
Města zaplavily gangy malých kolportérů
„Mnoho mužů může najít zaměstnání prodejem novin.“ Těmito slovy začíná Benjamin Day, vydavatel deníku New York Sun, v roce 1833 inzerát, v němž hledá kolportéry pro své noviny…K jeho překvapení se však nepřihlásí žádný dospělý, ale desetiletý chlapec!   Za prvního kolportéra, pouličního prodavače novin, lze považovat irského imigranta Bernarda Flahertyho (1824–1876), jenž zareagoval na […]
Udělal Galileo z papeže hlupáka?
Devětašedesátiletý učenec stojí v síni římského kláštera při kostelu Santa Maria sopra Minerva proti inkvizičnímu tribunálu. Své učení ze strachu odvolá, ale svobodného bádání se nikdy nevzdá!   Synové často přejímají povolání svých otců, a pokud by tomu tak bylo i v případě Galilea Galileiho (1564–1642), stal by se hudebníkem. Stejně jako otec je i on skvělým […]
Castillo de Colomares: Kolumbův památník ozdobila torza jeho lodí
Obdivuje Kryštofa Kolumba. Zároveň ho ale štve, že Američané mají o slavném mořeplavci zkreslené informace. Například nevědí, že Nový svět objevil ve službách Španělska. Esteban Martín Martín se rozhodne tuto nespravedlnost napravit. Pustí se do šíleného projektu, který ho připraví o spoustu sil i o zdraví…   Třebaže řadu let provozuje lékařskou ordinaci v New […]
Zajímavosti
Kdy pojedeme do vesmírného hotelu?
Chystáte se na vánoční dovolenou a chtěli byste opravdovou exotiku? Pokud ještě pár let počkáte a budete zatím šetřit, můžete vyrazit i do vesmíru. Už brzy by totiž oběžná dráha měla být plná hotelů!   Počátek 21. století přinese nový trend – vesmírný turismus. Miliardáři jsou ochotni zaplatit nepřestavitelné částky za pobyt na Mezinárodní vesmírní […]
Monolity Pumapunku: Přesnost, která udivuje dodnes
V departementu La Paz najdete jednu z nejvýznamnějších archeologických lokalit Bolívie. Bývalé andské město Tiwanaku. Necelý kilometr od něj leží nejzáhadnější část – Pumapunku, v překladu Brána pumy.   Západobolivijský chrámový komplex objeví již španělští dobyvatelé. „Na jedné z plošin se tyčí mohutná brána a cosi jako okno,“ popíše nám, zřejmě jako první, jezuitský misionář Bernabé Cobo (1582–1657). […]
Camerlengo: Šedá eminence Vatikánu
Kdyby aktuální papež František (*1936) zemřel, církev si co nejdříve zvolí nového Svatého otce. Než se tak ale stane, nezůstane církev bez svého nejvyššího představitele. Odpovědnost přebírá kardinál komoří, v církevním slangu známý jako camerlengo.   Za prvním představitelem musíme hluboko do historie, konkrétně do roku 1073, kdy je zvolen papež Řehoř VII. (1015–1085). Během […]
Velké egyptské muzeum: 100 000 skvostů pod jednou střechou
Než ho důkladně projdete, div neprošlapete podrážky. Od exponátu k exponátu, a to na ploše 81 000 m2, což odpovídá rozloze téměř dvou pražských Václavských náměstí. Řeč je o zbrusu novém největším muzeu světa, které zatím čeká na své návštěvníky.   Píše se rok 1954 a egyptský archeolog Kamal el-Mallakh (1918–1987) překvapeně hledí na poklad, který objeví […]
Záhady a napětí
Nejtajemnější mayský vladař: Byl mimozemského původu?
Rozechvělý archeolog Alberto R. Lhuillier nevěří vlastním očím. Před sebou má sarkofág nejvýznamnějšího mayského vládce. Tím je legendární Pakal, jehož podobiznu je možné spatřit také na víku rakve. Podle dávných mayských životopisců neměl panovník lidský původ. Je možné, že pocházel z jiné galaxie?     Z vrcholku Chrámu nápisů se naskýtá jedinečný pohled na kdysi výstavní indiánskou […]
Příšera pod hladinou norského jezera: Skrývají ji místní před světem?
I Skandinávie má svého tajemného kryptida. Je jím legendární tvor Selma, který má žít v jezeře Seljord, u stejnojmenné obce v regionu norského Telemarku. Ačkoli se prý velmi podobá skotské Nessie z jezera Loch Ness, Selma zdaleka nedosáhla takové popularity u světové veřejnosti. Proč?   Žebřiňák se senem drkotá po kamenité cestě. Vrata statku se […]
Strašidelný pronájem v Salemu: Tamní duchové jsou prý přátelští!
Dům, který si můžete pronajmout na Airbnb, je postaven v roce 1838 v Salemu ve státě Massachusetts ve Spojených státech amerických. Mnoho hostů, kteří v domě zůstali, tvrdí, že v něm straší. Jaká nadpřirozená síla tam přebývá? Původní majitel domu Henry Derby pracoval v malém americkém městečku Salem ve státě Massachusetts jako krejčí až do […]
Vlkodlaci mezi námi? Příběhy o nich sahají až do starověku!
Nejstarší dochovaný příklad přeměny člověka na vlka se údajně nachází v Eposu o Gilgamešovi z doby kolem roku 2100 př.nl. Dodnes však světem kolují příběhy, ve kterých slýcháváme o krvelačném vlkovi, jenž se objevil při úplňku.   Vlkodlak, jak ho nyní známe, se poprvé objevuje ve starověkém Řecku a Římě, v etnografických, poetických a filozofických […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Velký návrat Vandy Hybnerové ke staré lásce?
nasehvezdy.cz
Velký návrat Vandy Hybnerové ke staré lásce?
Herečka Vanda Hybnerová (55) ze seriálu Ulice loni s hořkostí v hlase přiznala, že jí vztah s mladším partnerem Jakubem Chourou (42) nevyšel. Dnes je ale všechno jinak! Oba si zřejmě uvědomili, že
Nejkrásnější rostliny do koupelny
panidomu.cz
Nejkrásnější rostliny do koupelny
I koupelnu můžeme proměnit v zelenou oázu, je-li v ní alespoň malé okénko. Představujeme vám nejhezčí rostliny, ze kterých si určitě vyberete. V koupelně se daří i jiné zeleni, než je plíseň na zdi. Světlá koupelna je ideálním místem pro pěstování vlhkomilných rostlin. Většina z nich totiž kromě vlhkého vzduchu ocení i polostín. Šáchor Šáchory patří mezi obyvatele bažin
Akta včely: Jaká je role opylovačů v krajině a co je ohrožuje?
21stoleti.cz
Akta včely: Jaká je role opylovačů v krajině a co je ohrožuje?
S počtem zhruba 54 tisíc včelařů se Česká republika řadí mezi jednu z největších včelařských velmocí a ve světovém žebříčku zaujímá dokonce čtvrté místo. Podle dokumentu, který v roce 2016 schválila v
Rozvlňte lesklou hřívu, ať všichni žasnou
nejsemsama.cz
Rozvlňte lesklou hřívu, ať všichni žasnou
Nenechte své vlasy napospas sluníčku a dejte jim, co potřebují. Sluníčko pálí, a naše vlasy tak trochu sesychají jako kytky bez vody. V létě se totiž mění jejich ohebnost a textura a rapidně se vysušují. Jak z nich zase vykouzlit korunu krásy? Voňavé olejíčky Mňam, na olejíčku si suché vlasy rozhodně pochutnají. Kápněte si do
Stínicí prvky zvyšují uživatelský komfort
rezidenceonline.cz
Stínicí prvky zvyšují uživatelský komfort
Jsou nejen praktickým doplňkem, který chrání před slunečním zářením, teplem a nežádoucími pohledy, ale podílejí se rovněž na estetických kvalitách interiéru: dotvářejí totiž celkový vzhled a výslednou atmosféru obytného prostoru. Vnitřní i vnější stínicí prvky zvyšují soukromí a zároveň dodávají interiéru styl a eleganci. K jejich dalším přednostem patří zvýšení akustické a tepelné izolace místností,
Duchové straší turisty i houbaře: Může za to temná aura Šibeničního vrchu?
enigmaplus.cz
Duchové straší turisty i houbaře: Může za to temná aura Šibeničního vrchu?
Okolí polského města Nowa Ruda nabízí dobré podmínky pro sběr lesních hub. Má to však jeden háček. Na houbaře zde útočí nejen klíšťata, ale i duchové. Místní jsou přesvědčeni, že za to může lokalita z
Za sluncem na Korsiku
epochanacestach.cz
Za sluncem na Korsiku
Voňavý ostrov, Perla Středomoří či Kolébka vendety… tak se přezdívá Korsice, ostrovu ve Středozemním moři, na který jsou jeho obyvatelé patřičně hrdí a kde si turisté prožité dny nemohou vynachválit. Na tomhle ostrově si totiž dovolenou užije každý. Ať už dáváte přednost odpočinku a koupání v moři, nebo si ji chcete zpestřit různými výlety za poznáváním
Nejlepší učitel mi ukázal, jak může být život krásný
skutecnepribehy.cz
Nejlepší učitel mi ukázal, jak může být život krásný
Jsou vzpomínky, které zůstanou navždy. Asi každý si pamatuje svou nejmilejší učitelku nebo učitele, na kterého vzpomíná s láskou. Mně ta tajná láska přinesla zázrak. Neměla jsem hezké dětství. Maminka zemřela brzy, babička byla už hodně nemocná a otec byl tyran. Byly jsme tři holky a on si z nás udělal služky. V deseti letech jsem musela prát, vařit, uklízet. Na
Salát s avokádem a kuřetem
tisicereceptu.cz
Salát s avokádem a kuřetem
Někdy přijde vhod i salát typu „co dům dal“. Základem je listový salát, dobrá zálivka a poté přidejte ingredience, které máte po ruce. Zpracujete tak veškeré zbytky zeleniny i masa. Ingredience na
Výstava v trutnovské galerii EPO1 propojuje cyklistiku a současné umění
iluxus.cz
Výstava v trutnovské galerii EPO1 propojuje cyklistiku a současné umění
Výstava Jízda, která se uskuteční v Centru současného umění EPO1 v Trutnově ve spolupráci s platformou Sport in Art, představí ztvárnění bicyklů a jejich význam v životě člověka. Už od 3. května jsou
Saint Germain: Nesmrtelný génius nebo jen geniální kecal?
epochaplus.cz
Saint Germain: Nesmrtelný génius nebo jen geniální kecal?
Opravdu se osobně znal s Ježíšem i Kleopatrou? Byl to cestovatel v čase? Nebo je nesmrtelný? Anebo je to jen geniální podvodník? Pokud existuje člověk, který je ztělesněným tajemstvím, pak je to bezpochyby dobrodruh, který se do historie zapíše jako Hrabě Saint Germain. Vynoří se z neznáma Jeho skutečné jméno dones nikdo nezná. Stejně tak
Vzkvétal na jihu Itálie muslimský emirát?
historyplus.cz
Vzkvétal na jihu Itálie muslimský emirát?
Francký mnich Bernard má oči navrch hlavy. Se dvěma dalšími poutníky dorazil do jihoitalského Bari, které je od pádu Římské říše důležitým centrem křesťanství. Stojí zde katedrála a sídlí tu arcibiskup. Když sem ale Bernard kolem roku 865 vstoupí, narazí v centru města na mešitu a arabské paláce!   Berberský vojevůdce Kalfün (†asi 852) na sebe