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
Tuto notoricky známou anekdotu slyšel už někdy každý: Američané měli v 60. letech utratit miliony dolarů za vývoj pera schopného psát ve vesmíru, zatímco Sověti použili tužku…Vesmírné pero skutečně existuje a větší částka na jeho vývoj opravdu padla. Konkrétně jeden milion dolarů do něj ale investoval soukromý výrobce – o obyčejnou tužku totiž nestáli Američané, […]
Co je hořké, to se nejí. Tento reflex v sobě máme hluboce zakořeněný. Asi třetina lidí však nevnímá určitý typ hořkosti. Můžou za to geny, které zásadně ovlivňují i další chutě.   Jídlo přináší požitek, ale někdy také riziko. Proto nás příroda vybavila chuťovými a čichovými receptory, které mají za úkol včas odhalit jedovatou a zkaženou […]
O málokteré nemoci můžeme říct, že se s ní setkáváme denně, a pokud se netýká přímo vás, pak jistě někoho z blízkého okolí. Statistika mluví jasně – každý osmý člověk na světě je obézní, každý třetí trpí nadváhu. Její léčba se po celou historii rovnala boji s větrnými mlýny, v posledních letech se ale karta obrací. Žádnou magickou pilulku […]
Fakt, že stojíme na vrcholu pomyslného žebříčku evoluce, ještě neznamená, že nám příroda dala vždy to nejlepší, co vytvořila. O řadě smyslových schopností, kterými obdařila vývojově jednodušší tvory, se nám může jenom zdát.   Nedokážeme toho hodně. Nevidíme polarizované světlo a nemáme senzory pro infračervené záření, ačkoliv jsou pro řadu druhů hmyzu nebo hadů běžné. […]
reklama
Historie
Jan Lucemburský si v Paříži žil jako v ráji
Své dětství strávil Jan Lucemburský zřejmě u francouzského královského dvora, snad tu byl vychováván, možná tu jen často pobýval. Informace o této etapě králova života jsou velmi skromné.   Dosud vřelé vztahy mezi francouzskou korunou a lucemburskými hrabaty však načas ochladnou po usednutí Jindřicha VII. na říšský trůn. Ani Jan jako český král nemá zpočátku […]
Valdštejnův důstojník Piccolomini byl zručný udavač
Na masivním dubovém stole se povaluje jeden z dalších horoskopů. Valdštejn ho už od úsvitu důkladně pročítá. „Zajímavé,“ mumlá si přitom pod nos. Více než kdo jiný totiž věří hvězdám.   Horoskop nechává několikrát vypracovat nejen sobě, ale údajně i těm, které hodlá naverbovat do svých služeb…Vysokého postu v armádě se tak dočká třeba Ottavio Piccolomini […]
Poslední princezna se stala rukojmím Japonců
Korejské císařství si užívá samostatné existence na přelomu 19. a 20. století jen 13 let, než smutně skončí pod japonskou nadvládou. Ještě pohnutější osud ale čeká na Tŏkhje, poslední korejskou princeznu.   Císař Kodžong (1852–1919) má sice manželku Myeongseong (1851–1895), ta je ale zavražděna japonskými agenty, a tak když přichází na svět princezna Tŏkhje (1912–1989), […]
Apoštol těsnopisu prorazil díky lesníkům
Rodák z Poličky Hynek Jakub Heger pochází z chudého prostředí. Sní o studiu teologie, podřizuje se ale přání otce, aby se stal jeho pokračovatelem v rodinném hospodářství.   Není to dobrá volba, protože jeho chatrné zdraví mu neumožňuje starat se o usedlost důsledně. Právnickou kariéru ale může Hynek Jakub Heger (1808–1854) rozjet i nemocný. Vystuduje v Olomouci a […]
Zajímavosti
Odkud se vzaly dopravní kužely?
Někdy se nám zdá, že dopravní kužely jsou snad všudypřítomné. Narazíme na ně prakticky každý den a obvykle z nich vůbec nemáme radost. Musíme si však přiznat, že jejich úkolem není znepříjemnit cestování, ale udržet bezpečnost na silnicích.   Než spatří světlo světa dopravní kužely, používají se k označení nebezpečných míst na vozovkách dřevěné zábrany […]
Avokádo: Symbol zdravé stravy s temným zákulisím
Na jedné straně zásobárna tělu prospěšných látek a superpotravina pro všechny vegetariány. Jenže zároveň také obrovská zátěž pro životní prostředí – to jsou dvě tváře plodu hruškovce lahodného, který celý svět zná jako avokádo!   Ovoce si na své libě znějící jméno musí počkat až do roku 1696, kdy na něj narazí irský biolog Hans […]
Čokoládové vrchy: Unikát, na kterém si nepochutnáte
Provincie Bohol se řadí mezi desátý největší ostrov Filipín. Zapomenutý kraj se pyšní nádhernou krajinou, které dominují Čokoládové vrchy. Ikonické kopce se dostanou na vlajku provincie i do seznamu světového dědictví UNESCO!   Mlsouny, kteří se oblizují při vyslovení názvu, ale zklameme. Jde totiž o vápencové vrchy, z nichž nejvýraznější se tyčí do výšky až 120 […]
Umějí se zvířata smát?
Lidé se smějí, když chtějí vyjádřit emoce, když slyší vtip nebo jim zkrátka něco přijde legrační. Anebo když je někdo lechtá! Jak je to ale se zvířaty? Mají to také tak?   V roce 2009 to britská psycholožka Marina Davila Rossová vyzkouší na těch nejmenších. Na jedné straně si vezme skupinu kojenců, na druhé opičí […]
Záhady a napětí
Vodní démoni dávných Germánů: Čím se lišili od vodníků?
Každý ví, kdo je to vodník. Pohádková bytost, která je buď legrační, nebo strašidelná. Za dávných dob byl ovšem považován za děsivého démona. V existenci antropomorfní vodní bytosti však nevěřili pouze slovanské, ale také germánské národy! Byla jejich víra oprávněná?   Zatímco my máme vodníka, germánské národy mají Nixe. Tato tajemná bytost má s vodníkem […]
Epidemie halucinací v americké nemocnici: Předávali si lidé přeludy jako nemoc?
Pojmem halucinace označujeme poruchu vnímání, při které lidé vidí něco, co ve skutečnosti neexistuje. Je ale možné, aby mělo několik lidí stejnou halucinaci? Podle odborníků ne, jenže přesně to se před několika lety stalo a dodnes se tuto záhadu nepodařilo objasnit.   V roce 2016 zasáhla nemocnici ve městě Coos Bay v americkém Oregonu záhadná epidemie halucinací, […]
Mýtické bytosti Aqrabuamelu: Žili v Mezopotámii kříženci lidí a štírů?
Mytické bytosti nazývané Aqrabuamelu s tělem člověka a ocasem štíra měly kdysi obývat starověkou Mezopotámii. Jak se dočteme třeba ve slavném Eposu o Gilgamešovi, mělo jít o potomky bohů sloužící jako strážci podsvětí. Podle některých badatelů mohli být tito tvorové reálnější, než si dnes myslíme. Naznačuje to mimo jiné i jejich jednotné zobrazování?   Aqrabuamelu, […]
Nečekaný objev v Izraeli: Dokazuje malá tabulka, že je Bible starší, než jsme si mysleli?
Bible je nejposvátnější text křesťanství a judaismu, který lidé používají už tisíce let. O jeho vzniku toho ale stále mnoho nevíme. Nejstarší pasáže byly údajně sepsány někdy mezi 9. a 12. století př. n. l., což je pouze velmi nepřesný odhad. Nyní ale vědci přišli s unikátním objevem, který by mohl tuto záhadu konečně vyřešit!   […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Vyhnat krtka ze zahrady může být problém
panidomu.cz
Vyhnat krtka ze zahrady může být problém
Asi to znáte. Chcete mít hezký trávník, záhonky plné květin a najednou, právě uprostřed, hromádka hlíny. A kdyby jen jedna. Je tu krtek. A to vám tak trochu, nebo možná víc, kazí náladu. A nic není platné, že jste už od dětství milovali toho roztomilého tvorečka, který si tak přál kalhotky s kapsami. A když
Za Pitta se vydávali španělští podvodníci
nasehvezdy.cz
Za Pitta se vydávali španělští podvodníci
Pětice španělských kriminálníků se rozhodla pro zajímavý způsob přivýdělku. Založili si účty na sociálních sítích a předstírali, že jsou americký herec Brad Pitt (60). Jejich cílem bylo zmanipulovat
Aspen: Pořádně drahý ráj celebrit
epochaplus.cz
Aspen: Pořádně drahý ráj celebrit
Studený svěží vzduch láká k nadechnutí. Ve frontě na lanovku stojí tady, ve výšce 2400 metrů nad mořem, jen pár lidí. Zdejší systém vleků dokáže za jedinou hodinu přepravit na 58 600 lyžařů a snowboardistů. Za chvíli se na viktoriánské domečky podíváme pěkně shora. A při troše štěstí na sjezdovce potkáme třeba Leonarda DiCapria. Vítejte
Hublot se spojil s organizací SORAI, aby společně bojovali za změnu
iluxus.cz
Hublot se spojil s organizací SORAI, aby společně bojovali za změnu
Hublot pokračuje ve spolupráci s organizací SORAI, Save Our Rhinos Africa and India, kterou založil bývalý mezinárodní kriketista a ambasador Hublot Kevin Pietersen. Švýcarský výrobce luxusních hodine
Ponořte se do Teplic!
nejsemsama.cz
Ponořte se do Teplic!
Termální prameny, silné příběhy a nečekané zážitky lákají na sever. Až přejedete magické vrcholky Českého středohoří, jste na místě. V údolí leží Teplice. Zámek Teplice Město Teplice má i svůj zámek. Uvnitř jeho budov jsou dochovány hodnotné interiéry, jako například sál s malovaným kazetovým stropem, rokokový sál se štukovou výzdobou či pokoje s empírovým a biedermeierovským
Ananasový koktejl
tisicereceptu.cz
Ananasový koktejl
Tomuto koktejlu se říká „tekuté zlato“. Nejenže vás zahřeje, ale díky enzymům z ananasu a skořici podpoříte i hubnutí. Zkusit můžete i variantu bez alkoholu. Potřebujete 1 litr ananasového džusu
Jaké posvěcené předměty byste měli mít?
enigmaplus.cz
Jaké posvěcené předměty byste měli mít?
Když se v domě usadí negativní energie, má to neblahé důsledky na naši psychiku. Naštěstí existují předměty, které špatnou energii pohlcují a čistí prostor. Nejen drobné náboženské předměty obsahuj
Honila nás po lese divá žena, ukradla nám nasbírané houby
skutecnepribehy.cz
Honila nás po lese divá žena, ukradla nám nasbírané houby
Všichni nás varovali, že v tom lese straší. My jsme tomu ale nevěřili a vydali se do těch míst na houby, kterých tam rostlo opravdu hodně. Jsme s manželem nadšení houbaři. Zejména koncem léta cílíme svou dovolenou do míst, kde jsou houbařské ráje. Tentokráte jsme se vypravili do Lužických hor do penzionu, který nám doporučili známí. Před naší
Vrah do knížete Svatopluka zapíchl kopí
historyplus.cz
Vrah do knížete Svatopluka zapíchl kopí
„Jeď!“ pobídne udýchaný Svatopluk svého koně. Slunce už zapadlo a jeho družina má před sebou ještě notný kus cesty. Vtom však vzduchem prosviští kopí a zabodne se knížeti přímo mezi lopatky. Než se kdokoliv stačí vzpamatovat, zmizí neznámý atentátník v šeru. Tajemného vraha se nikdy nepodaří vypátrat. Kronikář Kosmas (asi 1045–1125) o jeho dalším osudu mlčí.
K titulu nejrychlejšího humanoidního robota mu pomohl pár tenisek
21stoleti.cz
K titulu nejrychlejšího humanoidního robota mu pomohl pár tenisek
Čínští vědci vybavili svého robota STAR1 párem tenisek, díky kterým se mu podařilo dosáhnou rychlosti 3,6 m/s, a stát se tak nejrychlejším humanoidním robotem na světě. V závodě v poušti Gobi to nanda
Komfort vnitřního prostředí
rezidenceonline.cz
Komfort vnitřního prostředí
Dostatečná vlhkost, příjemná teplota a čistota vzduchu v interiéru jsou důležitými faktory, jež významným způsobem ovlivňují kvalitu a uživatelský komfort obytného prostoru. Podílejí se na něm svými parametry samozřejmě také samotné budovy, dosažení potřebných hodnot je však leckdy nemožné bez odpovídajících zařízení. Ideální řešení představují novostavby, v nichž lze daného cíle dosáhnout aplikací vhodných řešení,
Světelný zábavní park Winter Wonderland se vrací: Nový a ještě lepší!
epochanacestach.cz
Světelný zábavní park Winter Wonderland se vrací: Nový a ještě lepší!
Více pohádkových příběhů i atrakcí, více zábavy, již od 18. října v Praze, Letňanech. Světelný zábavní park Winter Wonderland se vrací do pražských Letňan. Přináší více než 200 nových světelných instalací inspirovaných pohádkovými a fantasy příběhy, přidá také další, ještě větší zábavné a adrenalinové atrakce. Všechny venkovní atrakce a světelné instalace jsou v ceně základní vstupenky.
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