AI for Alzheimer's

Alzheimeri tõbi on üks meditsiini keerulisemaid - ja laastavamaid - lahendamata probleeme. See tapab miljoneid inimesi, paneb peredele suure koorma ja ei allu endiselt suuresti sellele, mida meditsiin tänapäeval teha suudab. OpenAI Foundationis soovime seda muuta, kasutades täiustatud TI-d, et kiirendada haiguse ennetamise ja ravimise teadust.^1⁠ Esimese sammuna viime sel kuul lõpule enam kui 100 miljoni USA dollari ulatuses toetuste eraldamise kuuele teadusasutusele, et toetada ja kiirendada Alzheimeri tõve alast teadustööd – luues uusi andmeid, aidates välja töötada uusi ravimeid ja laiendades võimalikke raviteid.

Need toetused tähistavad meie töö algust; teha on veel palju rohkem. Me eeldame, et anname kogu 2026. aasta jooksul ja ka pärast seda täiendavaid Alzheimeri tõvega seotud toetusi rohkematele teadlastele ja teadusasutustele, et saaksime üheskoos lõpuks Alzheimeri tõbe ennetada ja seda ravida.

Miks keskenduda Alzheimeri tõvele?

Meie missioon on tagada, et AGI tooks kasu kogu inimkonnale. Alzheimeri tõbi on väga suur probleem, see süveneb rahvastiku vananedes ning selle haiguse keerukus on hästi sobiv TI rakendamiseks.

Alzheimeri tõbi mõjutab mitte ainult miljoneid inimesi, kellel see haigus on diagnoositud, vaid ka nende abikaasasid, lapsi ja teisi hooldajaid, kes neid toetavad. Haigus asetab peredele tohutu emotsionaalse ja rahalise koormuse.

Inimkond on viimastel aastakümnetel teinud edusamme kolme nelja peamise surmapõhjuse vastu – südamehaigused, nakkushaigused ja mõned vähivormid –, vähendades surmariski igas vanuses.

Siiski on neljanda suure surmapõhjuse – neurodegeneratiivsete haiguste, nagu Alzheimeri tõve – jaoks tõhusate ravimeetodite väljatöötamine seni osutunud suuresti lahendamatuks, hoolimata inimkonna parimate teadlaste pingutustest:

Põhjus on, et Alzheimeri tõbi ei näi olevat tingitud ühest põhjusest, vaid geneetiliste riskitegurite, valkude väärvoltumise, põletiku, sünaptilise düsfunktsiooni ja muu koosmõjust — mis aastakümnete jooksul keskkonnateguritega vastastikku toimivad ning see kõik leiab aset ajus, elundis, mida on raske uurida ja kuhu on raske ravimeid toimetada. Traditsioonilistel uurimismeetoditel on olnud raskusi selle mõtestamisega.

TI on ainulaadselt sobiv selle keerukusega toime tulema. Selle võime teha järeldusi eri tüüpi andmete põhjal — sealhulgas patsientide kliinilised sümptomid, haiguse bioloogilised markerid, ravimikandidaatide sõeluuringud ja muu — pakub põhimõtteliselt uut viisi mõista, kuidas need tegurid omavahel mõjutavad, tuvastada sobivaid ravimi sihtmärke ja diagnoosida patsientide jaoks sekkumist võimaldavaid riske aastakümneid varem.

Meie eesmärk on aidata teadlastel leiutada uusi tööriistu, et lõpuks ennetada ja ravida Alzheimeri tõbe. Kuna selle eesmärgi saavutamine on seni osutunud nii keeruliseks, peame seda selgeks proovikiviks TI võimele muuta seda, mis on võimalik inimtervise valdkonnas. Meie eesmärk on avaldada märkimisväärset mõju inimestele, keda ohustab Alzheimeri tõbi, ja nende peredele.

Meie esialgne lähenemisviis

Me oleme tänulikud toetuse eest, mida oleme saanud välistelt teadusretsensentidelt ja mis aitas kujundada meie esialgseid strateegiaid. Kuigi oleme kõigist neist annetusvaldkondadest äärmiselt elevil, ei eelda me, et saavutame üleöö oma eesmärgi Alzheimeri tõve ennetamise ja ravi vallas. Mõned katsed annavad negatiivseid tulemusi ning teel tuleb ette tagasilööke. See ongi teaduse olemus — ja me õpime nii kiiresti kui suudame, ajakohastades tulemuste saabudes oma lähenemisviisi.

Alustuseks on meil esialgsed hüpoteesid selle kohta, kuidas saame teaduse ökosüsteemi toetada viisil, mis täiendab olemasolevaid jõupingutusi ja kasutab ära TI-ga pakutavaid võimalusi. Koos moodustub juhtivates uurimisasutustes tegevuste „viiekihiline struktuur“:

1. Loo TI abil Alzheimeri tõve „põhjuslik kaart“, et valideerida sekkumise sihtmärke. Nüüd näib olevat selge, et Alzheimeri tõvel on palju põhjuseid, mitte üks. See tähendab, et me peaksime kaardistama põhjuslike tegurite kogu võrgustiku, et teha täpselt kindlaks kõige tõhusamad sõlmpunktid erinevate inimeste puhul ravialaseks sekkumiseks. Tehes koostööd bioloogia ja TI tipptasemel teadlastega, nagu Arc Institute⁠, soovime mõista, kuidas aju „organoidide“ mudelid reageerivad geneetiliste ja keskkonnaalaste riskitegurite erinevatele kombinatsioonidele. Selliseid suuremahulisi eksperimentaalseid andmeid saab kasutada tulevasi katseid suunavate TI mudelite treenimiseks. Selle hübriidmootoriga saavad teadlased selle käigus jagada oma tulemusi, et teised saaksid nendele edasi tugineda, ning esitada mehhanistlikult põhjendatud ravimi sihtmärke edasisteks katseteks.

Alzheimeri tõbi on osaliselt ravile allumatu, kuna see on olemuselt keerukas haigus. See tuleneb aastakümnete mõjul esinevast sadade geneetiliste ja keskkonnaalaste riskitegurite vastastikusest mõjust eri rakutüüpides. Arcis töötame eksperimentaalsete ja arvutuslike tehnoloogiate kallal, et neid vastastikmõjusid skaleeritult kaardistada.

—Patrick Hsu, PhD, Arc Institute’i kaasasutaja ja põhiuurija

Me soovime leida häireid, mis võimaldavad klõpsata ja lohistada raku haigestunud olekust tagasi tervesse olekusse. Selleks viime me läbi aktiivõppe tsükli: me häirime patsiendiandmetest juhindudes süstemaatiliselt inimese koemudeleid, mõõdame, mis juhtub, ja kasutame tulemusi, et iteratiivselt täiustada oma Alzheimeri tõve TI mudeleid. Iga tsükkel annab meile selgema põhjusliku pildi sellest, kus haiguste kulgemisteed koonduvad ja kuhu sekkuda.

—Silvana Konermann, PhD, Arc Institute’i kaasasutaja ja tegevjuht

2. Tööta TI abil välja uusi ravimeid ja testi neid laboris – koostöös näiteks Institute for Protein Design⁠'iga koos Mass General Hospitali juhtivate neuroloogide ja neuroteadlastega. Alates 2000. aastast on kliinilistes uuringutes katsetatud üle 100 Alzheimeri tõve ravimi, kuid peaaegu ükski neist ei toiminud või põhjustas soovimatuid kõrvaltoimeid. Me usume, et TI-toega bioloogiatööriistade abil loodud molekulid on aja jooksul suurema tõenäosusega edukad. Kuid selleks, et kindlaks teha, kas see vastab tõele, peavad teadlased esmalt suutma valideerida oma digitaalseid loominguid rakkudes, kudedes ja loomadel.

Institute for Protein Design'is oleme pühendunud koostööpõhiste protsesside loomisele, mille eesmärk on avaldada võimalikult suurt positiivset mõju ülemaailmsele heaolule. Kasutades meie uusimaid TI-põhiseid valkude disaini mudeleid, oleme me edukalt loonud molekule, mis seonduvad, muudavad ja lagundavad Alzheimeri tõve progresseerumisel kriitilise tähtsusega sihtmärke. Selle tööriistakomplekti laiendamine, täiustamine ja jagamine neuroteadlastega, kes saavad kasutada meie loodud valke neurodegeneratsiooni ennustamiseks ja lahendamiseks, on üks meie kõrgeimaid prioriteete.

—David Baker, PhD, Nobeli preemia laureaat ja Washingtoni Ülikooli valgudisaini instituudi direktor

3. Toetada avatud andmestikke, et prognoosida ravimite toimet ning kaardistada haiguse kulgu sekkumisega ja sekkumiseta. See hõlmab ka Alzheimeri tõvega seotud uute avatud andmekogumite loomist koos mittetulundusühingutega, nagu Focused Research Organisation EvE Bio⁠. See hõlmab ka olemasolevate longitudinaalsete ja epidemioloogiliste andmestike laiendamise toetamist ning võimalusi avada vastutustundlikult olemasolevaid biotehnoloogiaettevõtete kogutud andmestikke, mis võivad olla kasulikud kõigile teadlastele.

4. Töötada välja uued haiguse biomarkerid, parandades diagnostikat ja kliiniliste uuringute läbiviimist, koos koostööpartneritega, nagu UCSF. Esimese Alzheimeri tõve vereanalüüsi heakskiit eelmisel aastal⁠ annab eriarstidele rohkem vahendeid patsiendi seisundi hindamiseks vähem invasiivsel viisil. Veri ja muud biomarkerid võimaldavad teadlastel mõõta ka seda, millist mõju ravimid võivad avaldada haiguse progresseerumisele kliinilistes uuringutes, sealhulgas teiseste mõõdikutena uuringutes, mis on peamiselt suunatud teisele haigusele (nagu on näidatud selles hiljutises uuringus⁠, mis käsitleb südame-veresoonkonna haigusi). Nüüd, kui TI suudab mõista üha keerukamaid bioloogilisi signaale, avarduvad võimalused Go tänapäevase proteoomika ja muude patsientidelt võetud proovide abil.

Alzheimeri tõbi on jätkuvalt üks pakilisemaid väljakutseid meditsiinis ning edasiminek sõltub sellest, et teaduslikud läbimurded oleksid seotud meie patsientide raviga. See koostöö võimaldab meil ühendada maailma tipptasemel jõupingutused — alates edusammudest valgudisainis kuni siin UCSFis tehtud põhjalike kliiniliste ja bioloogiliste järeldusteni — et haigust paremini mõista ja leida uusi ravisuundi. Kui TI aitab meil neid teadmisi lõimida ja tohutus keerukuses selgust luua, avaneb meil võimalus avastusi kiirendada viisil, mis võiks patsientide elu märkimisväärselt muuta.

—S. Andrew Josephson, MD, UCSF-i neuroloogiaprofessor ja -osakonna juhataja ning UCSF Weilli neuroteaduste instituudi professor

5. Katseta patendikaitse alt väljunud ravimeetodeid ja kasuta TI-d, et võimalikult hästi mõista anonüümitud patsiendiandmeid ning veebis jagatud kogemusi. On mitmeid sekkumisi, mille puhul on mõningaid viiteid mõju olemasolule — näiteks liitiumorotaat⁠ ja patendikaitse alt väljas olev vöötohatise vaktsiin⁠—, kuid mille puhul on vaja täiendavaid kvaliteetseid tõendeid ning mille osas puudub erasektoril stiimul kliiniliste uuringute eest tasumiseks.

Mu lootus on, et liitiumorotaadi füsioloogilise annuse võime Alzheimeri tõve hiiremudelites patoloogiat tagasi pöörata ja mälu taastada kandub edasi vananevale inimkonnale. Liitium on see, mis annab jõu meie telefonidele, sülearvutitele ja elektrisõidukitele. Ma arvan, et aju võis oma ainulaadset elektrokeemiat kasutada juba enne meid.

– Bruce Yankner, MD, PhD, Harvardi Meditsiinikooli geneetika ja neuroloogia professor ning Harvardi vananemisbioloogia uurimiskeskuse kaasdirektor

Iteratiivne õppimine

Tegutseme korraga kõigil neil viiel suunal edasi, et täiendada muid jõupingutusi teaduse ökosüsteemis. Me loodame olemasolevaid lähenemisviise täiendada, kui saame teaduskogukonnalt edasist tagasisidet selgitamaks välja, kuidas Alzheimeri tõbe ennetada ja ravida.

Alzheimeri tõvega otse ja sihikindlalt tegeledes soovime mitte ainult aidata muuta selle haiguse kulgu, vaid ka luua tööriistu ja teadmisi, mis võivad kiirendada edusamme ka paljude teiste haiguste vastu.

* * *

Kui oled huvitatud OpenAI Foundationi uudiste saamisest, palun telli need siit⁠. Kui soovid võtta ühendust meie eluteaduste ja haiguste ravi meeskonnaga, kirjuta meile aadressil [email protected]⁠.

Lisaks akadeemilistele artiklitele loeme tänulikult ka aruandeid, pikemaid artikleid ja blogipostitusi TI ja teaduse kohta. Kuigi me ei nõustu kõigi neis tekstides esitatud väidetega, kuuluvad nende hulka ka see National Academies'i aruanne⁠, see ülevaateartikkel Alzheimeri tõve ravimiarenduse torustikust⁠, meditsiinilise arengu üldised kokkuvõtted nagu see käsitlus südame-veresoonkonnahaigustest tingitud suremusest⁠, see Science i blogipostitus⁠ raskustest, mis takistavad TI-l meditsiinis edeneda, ning see IFP kliiniliste andmete idee⁠.

Me soovitame sul analüüsid avalikult avaldada ja saata meile e-posti teel link, kui arvad, et see vaatenurk võiks meile kasulik olla.