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
Ač vědci zkoumají rostliny do detailů na úrovni molekul či z globálních perspektiv, jsou stále okamžiky jejich života, jež jsou prakticky neprobádané a dají se na nich udělat průlomové objevy.   Jedním z nich je uvolňování pylu prašníky a jeho přenos hmyzem mezi květy. Prchavý děj, k jehož studiu nám víc než moderní přístroje pomůže […]
Toyota se má stát první automobilkou na světě, která vyšle vozidlo do vesmíru, konkrétně na Měsíc. Prototyp přetlakového vozítka pojmenované Lunar Cruiser absolvoval před pár dny první zkušební jízdu v terénu. Inženýři se tak připravují na další fázi projektu, informoval server Toyota Times News. Inspirována americkým závazkem vrátit se na Měsíc, pracuje Toyota na návrhu […]
Kakapů je momentálně na světě 242 a každý z nich má své jméno, i ti žijící v lesích. Všechny totiž znají ochranáři z Nového Zélandu. Dávají jim nejen jméno, ale i šanci, aby tento unikátní druh papoušků nevyhynul. Měl k tomu nakročeno, v 90. letech žilo posledních 51 kakapů.   Kakapo soví (Strigops habroptilus) není žádný drobeček, váží kolem […]
Čeští vědci ročně objeví a popíší desítky nových druhů organismů. Každý nově popsaný druh rozšiřuje poznání o přírodě a nabízí potenciál pro využití v medicíně, zemědělství i ochraně přírody. Tisíce jich ale ještě zůstávají neobjeveny.   Mnohé z nich z přírody mizí dříve, než je vůbec stihneme poznat. Taxonomie, která je základním kamenem pro jakýkoliv výzkum biodiverzity, […]
reklama
Historie
Dostávaly princezny Falckou korunu jako věno?
Konečně je králem. Jindřich IV. z Lancasteru v roce 1399 svrhl svého předchůdce Richarda II. z anglického trůnu a při té příležitosti nechává zhotovit soupis pokladů v královské pokladnici. Zastaví se snad chvilku nad gotickou ženskou korunou, bohatě ozdobenou drahokamy? Tuší, že se na ostrovy dostala z Čech?   Úzká zlatá obroučka měří v průměru […]
Dřel Krčín dělníky z kůže?
Jakub Krčín je nejen chytrý, ale i nesmírně podnikavý. Jakožto hospodářský správce obrovského dominia Rožmberků má navíc velký vliv. Zakládá pivovary, mlýny, dvory, ovčíny a samozřejmě rybníky. Při jejich budování jde však přes mrtvoly!   Počátky rybníkářství v Čechách se ztrácejí v mlze. Chybějí přímé důkazy, zůstávají jen různé hypotézy. Skutečné rybníky začnou zakládat až […]
Slavná sídla hlav států: Kde se tvoří dějiny?
Nejzásadnější rozhodnutí se odehrávají za zdmi paláců, v nichž sídlí nejmocnější muži světa. Jaká je historie budov, kde přebývají prezidenti či předsedové vlád? Byly vůbec postaveny pro ně? A kdy se tam vlastně nastěhovali?   Místo pro sídlo hlavy státu si vybral už George Washington (1732–1799), první americký prezident, a zúčastnil se také 13. října 1792 […]
Budoval Jiří IV. britský Tádž Mahal pro své milenky?
Nevypadá ani trochu jako britské královské sídlo. Spíš jako palác z Pohádek tisíce a jedné noci. V anglickém přímořském letovisku Brighton ho nechává zbudovat král Jiří IV., který si v něm chce léčit bolestivou dnu, a navíc potřebuje zázemí pro své milostné eskapády.   Zpočátku stojí na místě této extravagantní stavby letní sídlo pro prince z Walesu, […]
Zajímavosti
Antibakteriální gel: Skutečně ochrání před nemocemi?
Antibakteriální gely se staly naším společníkem nejen na cestách, ale také v běžném životě: jsou po ruce v kanceláři, doma i v restauracích. Nosíme je v kabelkách i v kapsách. Víte ale, jak je používat správně, aby skutečně fungovaly? Existuje několik zásad, které se vyplatí dodržovat.   Dezinfekce jako taková je známá už od konce […]
Chtělo by to kolečka! Jak vznikla kancelářská židle?
Dva kroky k exempláři na stole, tři k mikroskopu a zpět ke svému stolu jich musí ujít pět. A za chvíli dva další kroky k odpadkovému koši! Vstát, sednout – a pořád dokola. Světoznámý přírodovědec Charles Darwin to vyřeší: na židli si přimontuje kolečka!   Od kdy lidé používají židle? Chtělo by se říct, že takřka od vždy. […]
Tisacali: Vesnice ukrytá v obří jeskyni!
Na obzoru se objeví plachetnice. Nepřátelé! Je jedno, jestli to jsou Římané nebo Kartáginci. Tak či onak přicházejí loupit a vraždit. Skupina lidí prchá tajnou stezkou do kopce. Tam, ve skrytu před kýmkoliv, je město, které je jejich poslední nadějí…   Je horký den roku 1910. Ettore Pais (1856–1939), slavný italský archeolog, se vydává na […]
Anachoréti: Zazdění na vlastní žádost
Tisíce lidí se ve středověku rozhodnou opustit společnost, světské radosti i starosti a zasvětit zbytek svých dnů asketickému životu a modlitbě. Mnohým však nestačí udělat tlustou čáru a stát se poustevníky. Chtějí, aby společnost zůstala za tlustou zdí. A to doslova.   V 11. století začíná doba populačního růstu, rozvoje zemědělství, rozmachu měst a globálních […]
Záhady a napětí
Tajemný Krvomlýn v Harasově: Legenda o lásce a pomstě
V srdci Kokořínska, mezi pískovcovými skalami a lesy, stojí místo opředené krvavou pověstí. Kdysi zde prý existovalo mlýnské kolo, které místo vody poháněla lidská krev. Pověst vypráví o tragické lásce, surové pomstě a duchu nešťastné dívky. Kde se tato temná legenda vzala?   V kokořínském kraji na tvrzi Harasov žije Slavibor se svou krásnou dcerou […]
Fenomén „divokých mužů“ ve středověké mytologii: Byli to přežívající neandrtálci?
Chatrně oblečený venkovan se kradmo ubírá lesem a co chvíli se pozorně rozhlíží. Nedivte se, vydat se v 15. století do lesa pro nějaký ten otop, to byl často i hrdelní zločin. Pak se však stane něco strašného. V lesním přítmí spatří mohutnou postavu s černými rozcuchanými vlasy. Je to snad sám vládce pekla?   Ve středověké […]
Magické křižovatky: Hranice mezi světy
Na první pohled obyčejné místo. Silnice, která se rozbíhá do čtyř stran. Křižovatka. Ale podle pradávných věr právě tady slábne závoj mezi světy. Je to místo, kde můžete přivolat duchy, uzavřít smlouvu s démonem nebo získat dovednosti, které nejsou z tohoto světa. Opravdu tady můžete změnit svůj osud? A jak vysokou cenu za to zaplatíte? […]
Podivný start čínského raketoplánu: Sledovalo ho UFO?
Na palubě čínského raketoplánu Shenzhou 9, který 16 června 2012 v půl jedné odpoledne odlétá do vesmíru, je první čínská kosmonautka Liu Yang (*1978). Start je naplánován na den 49. výročí letu Valentiny Těreškovové (*1937), první ženy ve vesmíru. Nakonec se však let do dějin zapisuje ze zcela jiného důvodu. Údajně ho totiž sledují mimozemské civilizace… […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Oslava elegance: piknik šampaňského MUMM zazářil na karlovarském festivalu
iluxus.cz
Oslava elegance: piknik šampaňského MUMM zazářil na karlovarském festivalu
Exkluzivní šampaňské MUMM Cordon Rouge uskutečnilo první piknik v rámci 59. ročníku Mezinárodního filmového festivalu Karlovy Vary. Akce, jež proběhla v malebné zahradě hotelu Imperial, přivítala řadu
Za tajemnými menhiry po Česku
epochanacestach.cz
Za tajemnými menhiry po Česku
Česká republika je poseta menhiry různého stáří a původu. K některým se pojí temné historické pověsti, jiné jsou vyhlášené pro své energetické působení. Navštivte s námi oblíbené menhiry, jež zdobí naši zem. Zakletý mnich u Drahomyšle Zakletý mnich u Drahomyšle (viz úvodní foto) poblíž Žatce je asi naším nejznámějším menhirem. O tomto kameni také existuje pověst. V
Zesměšnil odvážný Slovák Fridricha Velikého?
historyplus.cz
Zesměšnil odvážný Slovák Fridricha Velikého?
Je jich málo, mají jen pár děl, a přesto husaři dokážou nemožné – obsadí Berlín! Bleskovým přepadem ochromí místní vojenskou posádku a šokované pruské královně nezbývá než z města uprchnout. Rakouský vojevůdce Andrej Hadik se brilantní akcí zapíše do dějin.   „Virtuti nihil invium!“ „Udatnost nezná překážek!“ Právě tímto krédem se celý život řídí rakouský maršál
V Belize byla objevena přes 1600 let stará hrobka mayského krále
21stoleti.cz
V Belize byla objevena přes 1600 let stará hrobka mayského krále
Hrobka náležela králi jménem Te K’ab Chaak, zakladateli města Caracol, které bylo významným centrem Mayské nížiny během 6. a 7. století. Je to po 40 letech poprvé, kdy byla nalezena identifikovatelná
Duchovny se tajně podruhé oženil s o 25 let mladší kráskou
nasehvezdy.cz
Duchovny se tajně podruhé oženil s o 25 let mladší kráskou
Po rozvodu s herečkou Téou Leoni (59) v roce 2014 herec, režisér a scenárista, dobře známý ze seriálu Akta X a Californication, David Duchovny (64), tvrdil, že je příliš starý na to, aby se znovu ožen
Odlehčenost, subtilnost, vzdušnost a styl
rezidenceonline.cz
Odlehčenost, subtilnost, vzdušnost a styl
To všechno naše domovy získají, pokud je vybavíme některým z moderních typů sedacího nábytku s přiznanou konstrukcí ze dřeva či kovu. Zvolené řešení ovlivňuje samozřejmě jak vzhled, tak funkčnost každé sedací soupravy, a to i v případě, že konstrukční prvky nejsou vidět. Ocelové i dřevěné prvky ovšem bývají kvůli svému vzhledu přiznané, a to ve
Když konturování, tak podle tvaru obličeje
panidomu.cz
Když konturování, tak podle tvaru obličeje
Konturování je jednou z nejužitečnějších metod make-upu a vyplatí se ji naučit. Dokáže totiž vytvořit iluzi ideálního tvaru obličeje. Konturování vlastně napodobuje efekt světla a stínu: Světlem vytahuje líbivé rysy obličeje a tmavšími tóny zatlačuje do pozadí ty méně povedené. A protože každá tvář je originál, neexistuje jeden univerzální postup, jak si konturováním dodat na
Muffiny s jahodami a jogurtem
tisicereceptu.cz
Muffiny s jahodami a jogurtem
Jogurt lze naředit několika kapkami mléka. Suroviny na 12 kusů 100 g hladké mouky 120 g pohankové mouky 80 g cukru krystal 1 lžička skořice 2 lžičky prášku do pečiva 2 lžíce oleje 1 rozmix
Deset bytostí z českého folkloru, o kterých jste možná nikdy neslyšeli
enigmaplus.cz
Deset bytostí z českého folkloru, o kterých jste možná nikdy neslyšeli
V našich pověstech se to všelijakými strašidly a přízraky jen hemží. V různých formách se vyskytují snad na každém hradě, ale také v lesích, v podzemí či dokonce v ulicích měst. Narazit na ně můžete,
Tajemný africký horoskop
nejsemsama.cz
Tajemný africký horoskop
Pod horkým saharským sluncem vznikla kdysi magická geomantie. Jde o věštecké umění z předmětů, které bylo v dávných dobách důležité pro přežití. Věštilo se z kostí, hlíny, kamenů či písku. Najděte své znamení, a dozvíte se úžasné věci. Víte, jaké jsou vaše šťastné dny a co to o vás všechno vypovídá? Zjistěte podle svého narození, ke kterému magickému znamení patříte. Silný Baobab 4.
Podprsenka: Od mučivého korzetu k osvobozujícímu designu
epochaplus.cz
Podprsenka: Od mučivého korzetu k osvobozujícímu designu
Dokud ženy nosily korzety, a že to trvalo hezkých pár století, nemohly volně dýchat a měly jeho vinou i jiné, velmi vážné zdravotní problémy, jako například poškození vnitřních orgánů. Korzet zkrátka není nic, do čeho byste se dnes chtěly dobrovolně nasoukat. Naštěstí se našly průkopnice i muži, kteří se postarali o to, aby ženy mohly
Ruce, které nezapomínají
skutecnepribehy.cz
Ruce, které nezapomínají
Někdy mám pocit, že se celý život vejde do pár doteků. Do jemného pohlazení po vlasech nebo hrnku, který podáváte druhému, aby ho zahřál. Moje ruce si toho pamatují víc než moje hlava. Prsty mám pokřivené, klouby už dávno nepracují, jak by měly, ale ty staré dlaně… pořád cítí. Je v nich vše: dětství, práce, radosti, pády i ta každodenní
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