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
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. […]
Její ostatky zadupala do země někdy na sklonku třetihor stáda hrochů. Za dalších 4,4 milionů let se stala nejpodivněji vypadající fosilií zástupce lidské vývojové linie, který byl do té doby nalezen. Objev tohoto dávného hominida, připomínajícího hybrida lidoopa, opice a člověka, obrátil na ruby většinu toho, co vědci věděli o rané evoluci člověka.   Jak […]
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, […]
reklama
Historie
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 […]
Vyměnila Tereza Bavorská nápadníky za vědu?
Panovníci od svých dcer většinou očekávají jediné – že se dobře provdají. Bavorské princezně Tereze však svatba pranic neříká, brání se jí zuby nehty.   Navzdory protestům rodiny se Tereza (1850–1925) pouští do něčeho pro ženu, a urozenou dámu zvlášť, naprosto neslýchaného. Zcela se ponoří do vědeckého výzkumu! Urozená dívka po sobě zanechá rozsáhlé dílo […]
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 […]
Zajímavosti
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 […]
Ve vesmíru není ticho!
Jeden člověk vám bude tvrdit, že ve vesmíru je absolutní ticho, podle druhého je tam spíš pořádný kravál. Kdo má pravdu? V jistém smyslu oba!   Zvukové vlny kolem nás nelétají jen tak, přenášejí je atomy a molekuly. Ve volném vesmírném prostoru ale atomy ani molekuly nejsou. Anebo je jich velmi málo. Zatímco v 1 […]
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 […]
Záhady a napětí
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!   […]
Červený duch z Arizony: Démon nebo neznámé zvíře?
Podle legendy zrozené v roce 1883 v americkém státě Arizona žije na jihovýchodě země podivné stvoření vypadající jako velbloud. Kromě toho, že má jít o děsivého obřího tvora, který útočí na lidi, prý na jeho hřbetě sedí lidská kostra. Jde o ducha nebo tvora z masa a kostí?   Měsíc visí nízko na obloze a krajinu […]
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 […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Josepha Haydna ničilo nešťastné manželství
historyplus.cz
Josepha Haydna ničilo nešťastné manželství
Od mládí trpí nosními polypy. Kvůli nim je jeho nos na pohled znetvořený. Při návštěvě Anglie se Haydn rozhodne podstoupit operaci, která ho tohoto trápení zbaví. Anestetika tehdy ještě neexistují, a tak chce lékař svého pacienta připoutat na židli, aby mohl v klidu pracovat. Vyděšený skladatel však ztropí takový rozruch, že ze zákroku nakonec sejde…  
Orlí hnízdo na útesu
rezidenceonline.cz
Orlí hnízdo na útesu
Rezidence zasazená do úchvatného skalního masivu, tyčícího se nad jezerem Valle de Bravo v Mexiku, je příkladem organického spojení architektury, designu i přírody. Právě proto dostala příhodný název Symbiosis. Primárním záměrem sice bylo vytvořit harmonické propojení obytné zástavby s okolním prostředím, elegantní projekt, který vyrostl na velkorysém pozemku o rozloze tisíc čtverečních metrů, strategicky umístěném
Vzpomínka na moře: 5 nápadů, co s mušlemi
panidomu.cz
Vzpomínka na moře: 5 nápadů, co s mušlemi
Nic neoživí vzpomínky na báječné chvíle o dovolené tak, jako romantické dekorace v plážovém stylu. Není to nci složitého, máme pro vás pár tipů. Velké ulity můžete „osázet“ tillandsiemi, což jsou ty podivuhodné rostliny, které nepotřebují substrát a živiny si vytahují kořeny ze vzduchu. Ale pozor, to je teorie, která platí v jejich domovině. Aby
Leg Godt! Nejslavnější hračka slaví kulaté výročí
epochaplus.cz
Leg Godt! Nejslavnější hračka slaví kulaté výročí
Existují tisíce různých hraček pro všechny věkové kategorie. Z nepřeberného množství typů si každý dokáže najít to pravé pro sebe i své děti. Jenže s čím si rád hraje jeden, nemusí vyhovovat tomu druhému. Navíc s věkem se mění preference, a co baví osmileté děti, už nemusí bavit ty o pár let starší. Přesto existuje hračka, která je
Zlatý podzim je tu! Utečte z města do nitra středních Čech
epochanacestach.cz
Zlatý podzim je tu! Utečte z města do nitra středních Čech
Pro někoho je podzim tím nejmilejším ročním obdobím, pro jiného je to právě naopak. Podzim může mít mnoho podob. Může být sychravý, uplakaný, ale také zářivý a slunečný. A právě sluneční paprsky, které rozsvítí lesy halící se do zlaté barvy, jsou hlavní motivací, proč uniknout nudné šedi betonového města a vydat se na čerstvý vzduch
Horní hrad, obestřený nejednou legendou. Chrání jej duch chrabrého kapitána?
enigmaplus.cz
Horní hrad, obestřený nejednou legendou. Chrání jej duch chrabrého kapitána?
Místní pověst z hradu Hauenstein (Horní hrad) z Karlovarského kraje nás zavede do dob třicetileté války, kdy se Švédové snažili tento hrad dobýt za každou cenu [gallery ids="146298,146296,146295"]
Wine & champagne bar Autentista oslavil páté narozeniny
iluxus.cz
Wine & champagne bar Autentista oslavil páté narozeniny
Oslavu pátých narozenin využil wine & champagne bar Autentista k představení několika novinek. První z nich je nové koktejlové menu, které staví na champagne a prémiových destilátech vyrobených z
Běžné potravinářské barvivo dočasně zprůhlední tkáně
21stoleti.cz
Běžné potravinářské barvivo dočasně zprůhlední tkáně
Vědci ze Stanfordovy univerzity zjistili, že po nanesení žlutého potravinářského barviva tartrazinu na kůži myší, dojde k jejímu zprůhlednění, a tak je možné sledovat jejich střeva a břišní orgány či
Osudová Ordinace úplně změnila Munzarové a Trnavskému život
nasehvezdy.cz
Osudová Ordinace úplně změnila Munzarové a Trnavskému život
O roli v seriálu tehdy Barbora Munzarová (52) nestála. Vzala ji kvůli penězům, i proto, že se jí hroutilo manželství s Jiřím Dvořákem (57). A osud jí tam přihrál Martina Trnavského (54). Herečka Ba
Požádejte anděly o pomoc
nejsemsama.cz
Požádejte anděly o pomoc
Naučte se komunikovat s anděly. Splní vám to, co si z hloubi srdce přejete. Nestyďte se zavolat je, kdykoli se cítíte v úzkých. Metod, jak prosit anděly, je více. Je jen na vás, kterou si vyberete a o co je poprosíte. Hledáte pomoc a divíte se, že nepřichází? Nebojte se, zkuste zavolat jednoho z andělů, a věci ve vašem životě se začnou měnit. Komunikovat s anděly
Drůbeží rizoto
tisicereceptu.cz
Drůbeží rizoto
Suroviny na 6 porcí 6 kuřecích křídel směs zeleniny (mrkev, hrášek, kukuřice) 1 velká cibule 1 lžíce sladké mleté papriky 1 lžička čubrice (bulharské koření) 1 lžíce sójové omáčky podle chuti
Kamarádka byla moje sokyně!
skutecnepribehy.cz
Kamarádka byla moje sokyně!
Bývala jsem vždycky spíš taková ta ženská od rány. S nikým a s ničím jsem se totiž moc nepárala. Pak se mi život tak nějak zamotal. Když jsem zjistila, že Roman, můj manžel, je nějak zádumčivý a drží se zpátky od všeho, a hlavně ode mne, bylo mi jasné, že se něco děje. Začala jsem tušit problémy. Měl všechno
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