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
Věděl, jak bolí žihadlo včely, vosy i sršně. Entomolog Justin Schmidt měl rád poctivou vědeckou práci, znal velikost žihadel a intenzitu jedu. Za 40 let praxe se nechal dobrovolně bodnout stovkami druhů hmyzu.   Medicína zná v současnosti 10stupňovou škálu bolesti, kde odřenina má stupeň 2 a porodní bolesti stupeň 8. Ale existuje ještě jedna […]
Příroda dokáže být fascinujícím způsobem brutální. Houba zvaná Cordycep, které se v přírodě nachází více než 600 druhů, se modifikuje přesně podle hmyzu, který napadá. Třeba Ophiocordyceps unilateralis přeměňuje mravence v zombie.   Jsou ale i jiné a výstřednější druhy. Hmyzomorka muší (Entomophthora muscae) je druh houby, která napadá mouchy. Postup je jednoduchý. Nejprve oběť nakazí, […]
Brněnským vědcům z institutu CEITEC Masarykovy univerzity se povedl velký pokrok v potírání bakteriálních infekcí, které jsou odolné vůči antibiotikům.   S pomocí počítačové simulace navrhli speciální peptidy schopné prolomit ochrannou membránovou bariéru vytvořením pórů soudkovitého tvaru, které umožňují molekulám nekontrolovaně procházet přes membránu dovnitř a ven z buňky, což vede k rychlé buněčné smrti. […]
Pěti nejdůležitějšími archeologickými areály Pražského hradu, které jsou z naprosté většiny veřejnosti nepřístupné, provede zájemce mobilní aplikace Pražský hrad archeologický. Seznámí je s historií jednotlivých památek a ukáže jim i to, jak se prostor vyvíjel v průběhu staletí.   Více než 150 let trvající archeologický výzkum Pražského hradu za sebou zanechal mimo jiné zcela nový […]
reklama
Historie
Nejstarší orloje: Fantazii hodinářů se meze nekladou
Blíží se další celá hodina a náměstí je opět plné zvědavců. Taková situace nastává nejen na pražském Staroměstském náměstí, ale vlastně všude v Evropě, kde se dochovaly věžní orloje jako doklady technického umu našich předků.   Hodiny umísťují stavitelé na nejvyšší kostelní věže jako službu obyvatelům v okolí. V průběhu 14. století však technika pokročí natolik, […]
Zářící město: Vzniklo pro potěchu konkubíny?
„Bylo jedním z nejnádhernějších, nejproslulejších a nejvelkolepějších měst, jaké kdy člověk postavil,“ skládá hold muslimský učenec Ibn Challikán Medině Azahaře. Tzv. Zářící město bylo přes 900 let ztracené navzdory tomu, že se nachází v samotném srdci Španělska. Jakými divy se mohlo „maurské město snů“ pochlubit?   Na úpatí pohoří Sierra Morena panuje nebývalý ruch. Roku 936 […]
Role poslankyně? Nebát se a hodně pracovat!
Právě se zrodilo Československo. 14. listopadu 1918 se poprvé schází jeho zákonodárný orgán – Revoluční národní shromáždění. Mezi jeho 256 členy je i několik žen včetně Fráni Zemínové, která se do naší historie zapíše délkou svého mandátu. V poslanecké lavici stráví více než 20 let!   Pochází z početné rolnické rodiny ze středních Čech. Fráňa […]
Německé obklíčení polské metropole: Hitler Varšavu nešetřil
Krvavé Černé pondělí skončí pro obyvatele Varšavy až pozdě večer, kdy odletí poslední německé letouny – Po celodenním bombardování nad městem visí těžká a na kilometry daleko viditelná oblaka dýmu…Velká část polské metropole hoří a tisíce jejích obyvatel byly během kobercového náletu zabity!   Němci 1. září 1939 vtrhli do Polska. Zatímco jejich pozemní jednotky […]
Zajímavosti
Krásná Semiramis: Všude byla, všechno postavila… ale existovala?
Zoufale sleduje jeho krásnou tvář bez sebemenší známky života. Ona, královna Semiramis, se chtěla stát jeho ženou. Odmítl. Takový konec si ale nepředstavovala…   Podle řeckého historika Diodóra Sicilského (asi 90–27 př. n. l.) je Semiramis dcerou rybí bohyně Derketo, která se zamiluje do smrtelníka. Toho ovšem Derketo zabije a sama se vrhne do vln. […]
S láskou a humorem v Hovorech W
První podzimní Hovory W jistě potěšily všechny příznivce kultovního seriálu Hospoda, protože hostem moderátorské dvojice Jiří Werich Petrášek a Pavel Mészáros nebyl nikdo jiný, než protivný tělocvikář a pan domácí Jonáš. „Ne, ten protivný domácí nemá s Václavem Knopem opravdu nic společného. Je to jen důkazem, že je Vašek dobrým hercem. V civilu je to […]
Jediná pravá poušť Evropy: Kde leží „náš“ Divoký západ?
Kdybychom ji měli k něčemu přirovnat, tak snad k nekonečným holým americkým pláním, po kterých někdo náhodně rozhází pár keřů, trsy trávy a růžově kvetoucí rostliny zvané limonky. Vítejte v Tabernas, místu, které nemá na evropském kontinentu obdoby.   Přibližně 40 kilometrů na sever leží okouzlující malebná metropole Almería. Když však pojedete mezi pohoří Sierra de los Filabres […]
The Line: Supermoderní město pro 9 milionů lidí
Jen si to představte… ráno vstanete, kávovar namíchá kávu přesně, jak ji máte rádi. Umělá inteligence vybere ideální oblečení a najde spoj, kterým se dostanete do práce. Kancelář sice máte v ulici, leží však několik desítek kilometrů daleko. I tak může vypadat život v blízké budoucnosti.   Začátkem ledna 2021 vystupuje v saúdské státní televizi korunní princ […]
Záhady a napětí
Podařilo se najít bájný poklad Nibelungů?
Detektor kovů začne hlasitě pípat. Nejde o planý poplach a pod zemí se neukrývá jen nějaké harampádí. V roce 2014 učiní amatérský archeolog v lese u Rülzheimu na západě Německa nález, který všem vyrazí dech. Při pátrání po legendami opředeném pokladu Nibelungů objeví zlaté a stříbrné šperky a další cenné předměty. Patřily bájnému Siegfriedovi?   Na stěně […]
Tříhlavý bůh dráždí církev
Ten stříbřitý lesk muže fascinuje. Sleduje dar, který se chystá odeslat papeži do Říma a má pocit vnitřního uspokojení z dobře odvedené práce. Tři stříbrné hlavy slovanského boha Triglava se brzy vydají na svou poslední cestu.   Píše se rok 1124 a ona speciální zásilka míří k papeži Kalixtovi II. (1065–1124)…Jejím odesílatelem je biskup a […]
Energetičtí upíři: Denně chodí kolem nás, aniž bychom o tom věděli
Také jste se báli upírů, když jste byli dětmi? To jste ještě nevěděli, že skutečně existují. Akorát tihle jsou obtížně rozpoznatelní a nesají krev. Místo ní z nás mají sát energii, a to je prý činí mimořádně nebezpečnými!   Upíři jsou pro spisovatele a filmaře mimořádně vděčným tématem. Jen málokdo nezná legendární román Drákula z pera […]
Letecké eso první světové války v souboji s UFO: Kdo vyhrál?
První světová válka, zvaná též velkou válkou, se v letech 1914-1918 stala testem pokroku v technice. Nad jejími bojišti tak probíhaly též první letecké souboje. Během jednoho z nich se údajně stalo, že byl sestřelen neidentifikovatelný létající objekt – UFO. Co o této záhadné události víme? Kdo měl tehdy stisknout spoušť palubního kulometu?   Červený nátěr dělá z fokkeru […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Tajné tunely v nitru bývalé sopky: Ukrývají ztracený nacistický archiv?
enigmaplus.cz
Tajné tunely v nitru bývalé sopky: Ukrývají ztracený nacistický archiv?
Polské město Lubáň se stalo v závěru druhé světové války místem tvrdých bojů mezi ustupující německou armádou a Rudou armádou. Velké území města bylo zcela zničeno. Válka však zanechala stopy i v podz
Díky jeho lži jsme se zamilovali
skutecnepribehy.cz
Díky jeho lži jsme se zamilovali
Jako kadeřnice jsem vyslechla nespočet životních osudů. Vlastně i můj život vypráví příběh, který si stále žije svým životem. A patřím mezi ty šťastné, které jím provází poctivá dávka lásky. Cesta k ní nebyla ale vůbec jednoduchá a nalézt tu pravou mi pomohla až má práce. Všechno začalo jedno květnové odpoledne, kdy se v našem kadeřnictví objevil neznámý muž.
Kdy oznámí Daniela a Ondřej Brzobohatí radostnou zprávu?
nasehvezdy.cz
Kdy oznámí Daniela a Ondřej Brzobohatí radostnou zprávu?
Vzhledem k probíhajícímu soudu s bývalou manželkou má hudebník Ondřej Brzobohatý (41) starostí až nad hlavu. Špitá se, že alespoň v soukromí by se měl těšit z radostnějších zpráv. Aktuálním tématem
Asijská pochoutka
tisicereceptu.cz
Asijská pochoutka
Suroviny na 2 porce 200 g mletého masa 200 g rýže 1 mrkev 2 cibule 1 jarní cibulka 3 lžičky oleje 1/2 okurky 1/2 lžičky sójové omáčky 1/2 lžičky medu 80 g hub shi-take nebo hříbků pepř 2
Vydejte se na tajemná místa, která léčí
epochanacestach.cz
Vydejte se na tajemná místa, která léčí
V Česku nalezneme nepočítaně míst s magickou energií. Zde jsou další z nich, která mají prý dokonce až léčivou moc! 1 Nedokončený chrám dobije baterky V Panenském Týnci v okrese Louny má původně stát velkolepá stavba chrámu, ta však zůstává nedokončena. Přesto místo i nadále láká mnoho lidí a je důkazem, že není nutná přepychová
Nechte se zlákat hovězím žebrem s lanýži v restauraci Depo v Českém Krumlově
iluxus.cz
Nechte se zlákat hovězím žebrem s lanýži v restauraci Depo v Českém Krumlově
Podzim se pomalu přihlásil o slovo. Se změnou počasí, tedy konkrétně s výrazným ochlazením a příbytku srážek, lze přímou úměrou vysledovat také, jak v ulicích českých měst ubývá zahraničních turistů.
Ve Rwandě se šíří smrtící virus marburg, pomohou vyvíjené vakcíny?
21stoleti.cz
Ve Rwandě se šíří smrtící virus marburg, pomohou vyvíjené vakcíny?
Virus marburg vyvolává hemoragickou horečku marburg, jejíž mortalita dosahuje až 90 %. Proti nemoci neexistuje lék ani schválená vakcína. Nyní vypukla epidemie nemoci ve Rwandě. Pokud by se nákaza šíř
Sveďte ho podle hvězd
nejsemsama.cz
Sveďte ho podle hvězd
Jak osvědčeně můžete svést muže podle jeho znamení zvěrokruhu? Beran (21. 3. – 19. 4.) Miluje komplimenty, obdiv a užívá si pocit, když vám může pomáhat. Proto ho často chvalte a bez ostychu se ho ptejte na rady. Ve vztahu se začne poměrně rychle nudit, tak musíte neustále vymýšlet nové podněty. Nepokoušejte se ho ovládat, protože když
4 utajení levobočci: Zašpásoval si císař s Masarykovou matkou?
historyplus.cz
4 utajení levobočci: Zašpásoval si císař s Masarykovou matkou?
Kolem půlnoci zastavuje před luxusním hotelem v jednom německém městě kočár s pečlivě zataženými záclonkami. Vystupuje z něj dáma v černém s hustým závojem, doprovázená pánem. Personál je nevítá. Podle instrukcí nesmí na záhadnou ženu nikdo ani pohlédnout. Majitel hotelu dobře ví, co je to diskrétnost. Zachovat přísné inkognito páru, který se u něj v durynském Hildburghausenu ubytoval 7. února
S červenou se to musí umět
panidomu.cz
S červenou se to musí umět
Každý z nás vnímá barvy jinak, ale u červené se shodneme: Přitahuje pozornost. V interiéru se proto hodí na výrazné akcenty, ale musíte dávat pozor, aby jí nebylo příliš. Příkladem šikovného použití červené může být pohovka do obýváku. Podle psychologů uvolňuje napětí a zvyšuje potřebu komunikovat. Proto tuto barvu mívají nezřídka pohovky v televizních talk
Dovolenkový ráj hokejové legendy
rezidenceonline.cz
Dovolenkový ráj hokejové legendy
Asi pětačtyřicet minut jízdy od Los Angeles po malebné Pacific Coast Highway leží Malibu, destinace báječných rekreačních sídel bohatých a slavných. Na jedné z jejích nejlepších pláží se před lety usadila s rodinou i někdejší dlouholetá hvězda americké NHL, Chris Chelios. Chelly, jak ho s láskou nazývají jeho kolegové, když komentuje NHL pro EPSN, trojnásobný
Rozvod Jeffa Bezose: Měla dostat MacKenzie ještě víc?
epochaplus.cz
Rozvod Jeffa Bezose: Měla dostat MacKenzie ještě víc?
Poznají se v práci. Časem dají výpověď a bok po boku rozjedou vlastní byznys. V maličkých kancelářích, kde je každý „holka pro všechno“.   „Měli jsme brigádníka, seděla jsem s ním v kumbálku, co fungoval jako kuchyňka a hlídala účetnictví. Když bylo hotovo, šla jsem balit objednávky,“ vzpomíná na rok 1996 většinou nepříliš sdílná MacKenzie
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz