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
Nelíbilo se mi, že Láďa střídá dívky
skutecnepribehy.cz
Nelíbilo se mi, že Láďa střídá dívky
Nikdy jsem neměla ráda sukničkáře, a zjištění, že k nim patří i můj syn, mě zneklidňovalo. Dal mi ale jasně najevo, že je to jen jeho věc. Dnes už je můj syn dávno šťastně ženatý, ale svého času dívky střídal, na můj vkus až příliš. Některé se mi zamlouvaly, některé méně. Moc se mi líbila Michaela, útlá usměvavá
Hovězí maso s brokolicí
tisicereceptu.cz
Hovězí maso s brokolicí
Zdravý pokrm, po kterém budete mít spoustu energie, ale nezatíží vás. Suroviny na 1 porci 1 plátek libového hovězího masa 1 lžíce olivového oleje 3 stroužky utřeného česneku 1 nakrájená šalot
Titulní stranu Top Class zkrášlila Daniela Brzobohatá
iluxus.cz
Titulní stranu Top Class zkrášlila Daniela Brzobohatá
V podzimním vydání magazínu Top Class, které se v těchto dnech dostává na stánky trafik, přináší redakce všem, kteří ocení kvalitní víno, výběr sedmi nejlepších vinařských hotelů světa. Jde o destinac
Soukromé zahradní wellness
rezidenceonline.cz
Soukromé zahradní wellness
Vytvoření pohodlné relaxační zóny na vlastním pozemku je investicí do zdraví a pohody. Ať už padne volba na bazén, whirlpool, saunu, či dokonce kombinaci všech tří zařízení, zahrada se díky nim právem stane jedním z nejvíce využívaných míst. Bazén patří k hlavním prvkům luxusního bydlení – poskytuje totiž prostor pro relaxaci a zábavu, navíc také
Když jsou obaly věda… PET lahve vítězí v boji za ekologii
21stoleti.cz
Když jsou obaly věda… PET lahve vítězí v boji za ekologii
Někdy svět pro oči nevidí. Co představuje větší emisní problém než auta, lodě nebo letadla? Co zanechává výraznou stopu v životním prostředí, v našich peněženkách a přispívá k sociálním problémům? Pot
Český Blaník, slezská Čantoryje a slovenské Sitno: Místa ukrývající spásná vojska?
enigmaplus.cz
Český Blaník, slezská Čantoryje a slovenské Sitno: Místa ukrývající spásná vojska?
Údajné spící vojsko knížete svatého Václava pod legendární horou Blaník, nacházející se asi 10 kilometrů od města Vlašimi, je všeobecně známé. Podle středověké pověsti má právě z nitra hory Blaník kní
Patricie Pagáčová ukázala svou novou lásku
nasehvezdy.cz
Patricie Pagáčová ukázala svou novou lásku
Našla si novou lásku a doslova září. Herečka Patricie Pagáčová (35) má čtyři měsíce od chvíle, kdy oficiálně oznámila rozchod s manželem, nový vztah. Do společnosti ji často provází urostlý a char
Vůně balkánské kuchyně
panidomu.cz
Vůně balkánské kuchyně
Balkánská je balkánská kuchyně je koncertem vůní a chutí a připomene krásnou dobu letní dovolené. Máme pro vás pár skvělých receptů. Čočková čorba (4 porce) 2 lžíce olivového oleje, 1 středně žlutá cibule nakrájená na kostičky, 1 velká nebo 3 malé mrkve, oloupané a nakrájené na kostičky, 1 střední brambor oloupaný a nakrájený na kostičky,
Krvavá kuchařka: 5 jídel jako pro upíry
epochaplus.cz
Krvavá kuchařka: 5 jídel jako pro upíry
Číšník položí před hosty menu. „Tento týden máme ucelené mezinárodní menu,“ objasní jim spiklenecky. Dvojice otevře jídelní lístek. „To je nějaký hloupý vtip?“ zrak muže létá z řádku na řádek: Z krve je polévka a dokonce i dezert! Krvavé mléko: Bloody Mary po Masajsku Pokud se vydáte v Keni a Tanzanii kousek stranou od turistických
Kostel sv. Bartoloměje v obci Kočí: Krásné Slatiňany a jejich okolí
epochanacestach.cz
Kostel sv. Bartoloměje v obci Kočí: Krásné Slatiňany a jejich okolí
Ani ne pět kilometrů nás ve Slatiňanech dělí od obce Kočí, kam bychom určitě neměli zapomenout se vydat. Stojí tu totiž původně gotický kostel sv. Bartoloměje, založený v roce 1397 Žofií Bavorskou, manželkou krále Václava IV. Kostel na první pohled působí trochu jako pevnost. Stojí na mírném návrší, obehnaném příkopem, a přichází se k němu po unikátním
Mandlový koláč s celými hruškami
nejsemsama.cz
Mandlový koláč s celými hruškami
Lahodné těsto s mandlemi a plněné hrušky dodávají koláči výtečnou chuť, navíc je originální i na pohled. Potřebujete: ✿ 250 g hladké mouky ✿ 170 g másla ✿ 1 malé vejce ✿ 1 citron ✿ 80 g cukru moučky ✿ 5 hrušek ✿ 40 g rozinek ✿ 40 g nasekaných mandlí Náplň: ✿ 150 g strouhaných mandlí ✿ 100 g cukru moučky ✿ 60 g másla
Kde si dávala dostaveníčko pražská smetánka?
historyplus.cz
Kde si dávala dostaveníčko pražská smetánka?
Stačilo pár měsíců a místo divoké přírody tu stojí symbol luxusu. Zdaleka viditelná bílá věž, tyčící se na romantické skále, je orientačním bodem, k němuž se 4. října 1929 vydává na 50 000 Pražanů. Nápad vybudovat na zalesněném skalnatém vrchu nad Vltavou novou obytnou čtvrť dostává podnikatel ve stavebnictví Václav Maria Havel (1897–1979), otec našeho
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