Gervigreind fyrir Alzheimer

Alzheimer-sjúkdómurinn er eitt af erfiðustu óleystu vandamálunum í læknisfræði og eitt það hrikalegasta. Hann verður milljónum manna að aldurtila, leggur gríðarlegar byrðar á fjölskyldur og er enn að miklu leyti hafin yfir það sem læknisfræðin getur gert í dag. Hjá OpenAI Foundation viljum við breyta þessu með því að nýta háþróaða gervigreind til að flýta fyrir rannsóknum á forvörnum og meðferð við sjúkdómnum.^1⁠ Sem fyrsta skrefi vinnum við að því að ganga frá styrkveitingum að fjárhæð meira en 100 milljónum USD í þessum mánuði, hjá sex rannsóknastofnunum, til að styðja við og flýta fyrir Alzheimer-rannsóknum — með því að skapa ný gögn, hjálpa til við að hanna ný lyf og fjölga mögulegum leiðum að meðferð.

Þessir styrkir marka upphaf starfs okkar; það er enn margt óunnið. Við gerum ráð fyrir að veita frekari styrki vegna Alzheimer-sjúkdómsins út árið 2026 og áfram, til fleiri vísindamanna og rannsóknastofnana, svo að við getum saman loksins fyrirbyggt og meðhöndlað Alzheimer-sjúkdóminn.

Hvers vegna að leggja áherslu á Alzheimer-sjúkdóminn?

Markmið okkar er að tryggja að AGG komi öllu mannkyni til góða. Alzheimer-sjúkdómurinn er gríðarlegt vandamál, sem fer versnandi eftir því sem íbúar eldast, og flækjustig sjúkdómsins hentar gervigreind vel.

Alzheimer-sjúkdómurinn hefur ekki aðeins áhrif á þær milljónir manna sem hafa greinst með sjúkdóminn, heldur einnig maka þeirra, börn og aðra umönnunaraðila sem styðja þau. Sjúkdómurinn leggur gríðarlegt tilfinningalegt og fjárhagslegt álag á fjölskyldur.

Mannkynið hefur náð framförum á síðustu áratugum í baráttunni gegn þremur af fjórum helstu dánarorsökunum—hjartasjúkdómum, smitsjúkdómum og sumum tegundum krabbameins, og þannig dregið úr hættu á dauða á hverjum aldri:

Hins vegar hefur það hingað til reynst að mestu óleysanlegt að þróa árangursríkar meðferðir við fjórða stóra banavaldinum, taugahrörnunarsjúkdómum á borð við Alzheimer-sjúkdóminn, þrátt fyrir viðleitni bestu vísindamanna mannkynsins:

Það er vegna þess að Alzheimer virðist ekki verða til af einni orsök, heldur af samspili erfðafræðilegra áhættuþátta, rangrar próteinfellingar, bólgu, truflana í taugamótum og fleira—sem verka saman við umhverfisþætti áratugum saman og allt á sér stað í heilanum, líffæri sem erfitt er að rannsaka og koma lyfjum til. Hefðbundnar rannsóknaraðferðir hafa átt í erfiðleikum með að skilja þetta.

Gervigreind er einstaklega vel til þess fallin að takast á við þennan margbreytileika. Hæfni þess til að rökhugsa út frá ólíkum gerðum gagna — þar á meðal klínískum einkennum sjúklinga, líffræðilegum sjúkdómsmerkjum, skimunum á lyfjaefnum og fleiru — býður upp á grundvallarlega nýja leið til að skilja hvernig þessir þættir hafa áhrif hver á annan, bera kennsl á viðeigandi lyfjamörk og greina áhættuþætti sem hægt er að bregðast við áratugum fyrr hjá sjúklingum.

Markmið okkar er að hjálpa vísindamönnum að þróa ný verkfæri til að geta loksins komið í veg fyrir Alzheimer-sjúkdóminn og meðhöndlað hann. Þar sem það markmið hefur reynst svo erfitt að ná fram hingað til lítum við á það sem skýran prófstein á getu gervigreindar til að breyta því sem er mögulegt á sviði heilsu manna. Við stefnum að því að hafa raunveruleg áhrif fyrir fólk í hættu á að fá Alzheimer-sjúkdóminn og fjölskyldur þeirra.

Upphaflega nálgun okkar

Við erum þakklát fyrir þann stuðning sem við höfum fengið frá utanaðkomandi vísindalegum ritrýnendum til að móta upphaflegar stefnur okkar. Þótt við séum afar spennt fyrir hverju þessara sviða styrkveitinga, búumst við ekki við að ná markmiði okkar um forvarnir gegn Alzheimer-sjúkdómi og meðferð hans skyndilega. Sumar tilraunir munu skila neikvæðum niðurstöðum og það munu verða bakslög á leiðinni. Það er eðli vísindanna—og við munum læra eins hratt og við getum og uppfæra nálgun okkar eftir því sem niðurstöður berast.

Til að byrja með höfum við frumtilgátur um hvernig við getum stutt rannsóknavistkerfið á þann hátt að það bæti við það starf sem þegar er unnið og nýti það sem nú er mögulegt með gervigreind. Saman myndar þetta „fimm laga stafla“ af starfsemi hjá fremstu rannsóknarstofnunum:

1. Búa til „orsakakort“ af Alzheimer-sjúkdómnum með gervigreind, til að staðfesta markmið fyrir íhlutun. Nú virðist ljóst að Alzheimer-sjúkdómurinn eigi sér margar orsakir, ekki eina. Það felur í sér að við ættum að kortleggja allt net orsakaþátta til að greina þá hnúta sem eru árangursríkastir fyrir meðferðaríhlutun hjá mismunandi einstaklingum. Í samstarfi við vísindamenn sem eru framarlega á sviði gervigreindar í líffræði, eins og Arc Institute⁠, stefnum við að því að skilja hvernig líkan-heilafrumulíffæri bregðast við mismunandi samsetningum erfðafræðilegra áhættuþátta og áhættuþátta úr umhverfinu. Slík tilraunagögn í stórum stíl er hægt að nota til að þjálfa gervigreindarlíkön sem nýtast við framtíðartilraunir. Með þessari blendingsvél geta rannsakendur deilt niðurstöðum sínum jafnóðum svo að aðrir geti byggt á þeim, og tilnefnt lyfjamörk sem byggja á vélrænum skilningi til frekari prófana.

Alzheimer-sjúkdómurinn hefur að hluta reynst ónæmur fyrir meðferð þar sem hann er dæmigerður flókinn sjúkdómur. Það er afleiðing hundruða erfðafræðilegra og umhverfislegra áhættuþátta sem hafa samskipti þvert á frumugerðir í áratugi. Hjá Arc erum við að þróa tilrauna- og reiknitækni til að kortleggja þessi víxlverkunarmynstur í stórum stíl.

—Patrick Hsu, PhD, meðstofnandi Arc Institute og aðalrannsakandi

Við viljum finna truflanir sem geta smellt og dregið frumu úr sjúku ástandi aftur í heilbrigt. Til að gera það keyrum við virka námslotu: við truflum líkön af mannavefjum kerfisbundið með hliðsjón af gögnum frá sjúklingum, mælum hvað gerist og notum niðurstöðurnar til að bæta gervigreindarlíkön okkar af Alzheimer-sjúkdómi í sífellu. Með hverri lotu fáum við skýrari orsakamynd af því hvar sjúkdómsferlarnir renna saman og hvar eigi að grípa inn í.

—Silvana Konermann, PhD, meðstofnandi og framkvæmdastjóri hjá Arc Institute

2. Hanna ný lyf með hjálp gervigreindar og prófa þau á rannsóknarstofu – með samstarfsaðilum á borð við Institute for Protein Design⁠, ásamt fremstu taugalæknum og taugavísindamönnum á öðrum rannsóknastofnunum. Yfir 100 lyf við Alzheimer-sjúkdómnum hafa verið prófuð í klínískum rannsóknum síðan árið 2000, en næstum öll þeirra reyndust ekki virka eða höfðu óæskilegar aukaverkanir. Við teljum að sameindir sem eru hannaðar með aðstoð gervigreindarverkfæra fyrir líffræði muni hafa meiri líkur á árangri með tímanum. En til að ákvarða hvort það sé rétt verða vísindamenn fyrst að geta staðfest stafræna sköpun sína í frumum, vefjum og dýrum.

Við UW Medicine Institute for Protein Design erum staðráðin í að þróa samstarfsmiðaða verkferla sem miða að því að hafa sem mest jákvæð áhrif á alþjóðlega velferð. Með nýjustu gervigreindarknúnu próteinhönnunarlíkönunum okkar höfum við með góðum árangri hannað sameindir sem bindast, breyta og brjóta niður skotmörk sem eru mikilvæg fyrir framgang Alzheimer-sjúkdómsins. Að útvíkka, betrumbæta og deila þessari verkfærakistu með taugavísindafólki sem getur nýtt hönnuðu próteinin okkar til að spá fyrir um og leysa vandamál tengd taugahrörnun er eitt af okkar helstu forgangsverkefnum.

—David Baker, doktor, Nóbelsverðlaunahafi og forstöðumaður Institute for Protein Design við University of Washington

3. Styðja við opin gagnasöfn til að spá fyrir um virkni lyfja og kortleggja framvindu sjúkdóma með og án íhlutunar. Það felur í sér gerð nýrra opinna gagnasafna sem tengjast Alzheimer-sjúkdómnum í samstarfi við sjálfseignarstofnanir eins og EvE Bio⁠. Það felur einnig í sér að styðja við útvíkkun núverandi langtímarannsóknargagnasafna og faraldsfræðilegra gagnasafna, sem og tækifæri til að opna núverandi gagnasöfn sem líftæknifyrirtæki hafa safnað með ábyrgum hætti og kunna að gagnast öllum rannsakendum.

4. Skilgreina ný lífmerki fyrir sjúkdóma, bæta greiningu og framkvæmd klínískra rannsókna, í samstarfi við aðila á borð við UCSF. Samþykki fyrsta blóðprófsins fyrir Alzheimer-sjúkdóminn í fyrra⁠ veitir sérhæfðum læknum fleiri úrræði til að meta ástand sjúklings með minna ífarandi hætti. Blóð og önnur lífmerki gefa vísindamönnum einnig kost á að mæla hvaða áhrif lyf kunna að hafa á framvindu sjúkdóms í klínískum rannsóknum, þar á meðal sem viðbótarmælikvarðar í rannsóknum sem beinast fyrst og fremst að öðrum sjúkdómi (eins og sýnt er í þessari nýlegu rannsókn⁠ á hjarta- og æðasjúkdómum). Nú eru fleiri tækifæri í boði til að fara lengra með nútíma próteinmengjagreiningu og annarri sýnatöku frá sjúklingum, nú þegar gervigreind getur greint flóknari líffræðileg boð.

Alzheimer-sjúkdómurinn er enn ein af brýnustu áskorunum læknisfræðinnar, og framfarir ráðast af því að tengja vísindalegar byltingar við umönnun sjúklinga okkar. Þetta samstarf gerir okkur kleift að tengja saman leiðandi starf um allan heim — allt frá framförum í próteinhönnun til djúprar klínískrar og líffræðilegrar innsýnar hér hjá UCSF — til að skilja sjúkdóminn betur og greina nýjar leiðir til meðferðar. Með hjálp gervigreindar við að samþætta þessa innsýn og skilja gríðarlegan margbreytileika höfum við tækifæri til að flýta fyrir uppgötvunum sem gætu haft veruleg áhrif á líf sjúklinga.

—S. Andrew Josephson, læknir, prófessor og formaður taugalækningadeildar við UCSF og UCSF Weill Institute for Neurosciences

5. Prófa meðferðir sem eru ekki lengur undir einkaleyfi og nýta gervigreind til að fá sem mest út úr nafnlausum sjúklingagögnum og upplifun sem greint er frá á netinu. Það eru nokkur inngrip þar sem vísbendingar eru um áhrif — til dæmis litíumórótat⁠ og ristilbóluefnið sem er ekki lengur undir einkaleyfi⁠— en þar sem þörf er á frekari hágæða sönnunargögnum og einkageirinn hefur ekki hvata til að greiða fyrir klínískar rannsóknir.

Ég vona að geta lífeðlisfræðilegs skammts af litíumórótati til að snúa við meinafræði og endurheimta minni í músalíkönum af Alzheimer-sjúkdómnum muni einnig eiga við um öldrun mannfólks. Litíum er það sem knýr áfram síma, fartölvur og rafbíla. Ég giska á að heilinn hafi hugsanlega nýtt sér sína einstöku rafefnafræði áður en við gerðum það.

—Bruce Yankner, MD, PhD, prófessor í erfðafræði og taugalækningum við Harvard Medical School og meðstjórnandi Harvard Glenn Center for Biology of Aging Research

Ítrekað nám

Við munum halda áfram á öllum þessum fimm sviðum samtímis til að styðja við annað starf í rannsóknarvistkerfinu. Við gerum ráð fyrir að bæta við núverandi nálganir okkar eftir því sem við fáum frekari ábendingar frá rannsóknarsamfélaginu, svo að við getum í sameiningu fundið út hvernig megi fyrirbyggja og meðhöndla Alzheimer-sjúkdóminn.

Með því að takast beint á við Alzheimer-sjúkdóminn stefnum við ekki aðeins að því að stuðla að því að breyta framvindu þessa sjúkdóms, heldur einnig að byggja upp verkfæri og þekkingu sem geta flýtt fyrir framförum gegn mörgum öðrum.

* * *

Ef þú hefur áhuga á að fá fréttir frá OpenAI Foundation skaltu gerast áskrifandi hér⁠. Ef þú vilt hafa samband við teymið okkar fyrir lífvísindi og lækningu sjúkdóma geturðu sent línu á [email protected]⁠.

Auk fræðilegra greina erum við þakklátir lesendur skýrslna, ítarlegra greina og bloggfærslna um gervigreind og vísindi. Þótt við séum ekki sammála öllum fullyrðingum í þessum skrifum, má þar nefna þessa skýrslu frá National Academies⁠, þessa yfirlitsgrein um lyfjaþróun fyrir Alzheimer-sjúkdóminn⁠, almennar samantektir um framfarir í læknisfræði eins og þessa grein um dánartíðni af völdum hjarta- og æðasjúkdóma⁠, þessa Science -bloggfærslu⁠ um erfiðleika gervigreindar við að knýja fram framfarir í læknisfræði og þessa hugmynd frá IFP um klínísk gögn⁠.

Við hvetjum þig til að birta greiningar opinberlega og senda okkur tengil í tölvupósti ef þú telur að við gætum haft gagn af því sjónarhorni.