Вештачка интелигенција за Алцхајмерова болест

Алцхајмеровата болест е еден од најтешките нерешени проблеми во медицината и еден од најразорните. Убива милиони луѓе, претставува огромен товар за семејствата и натаму им пркоси на голем дел од можностите на денешната медицина. Во Фондацијата OpenAI, сакаме да го промениме тоа со користење напредна вештачка интелигенција за да ја забрзаме науката за спречување и лекување на болеста.^1⁠ Како прв чекор, работиме на финализирање на повеќе од 100 милиони долари во грантови овој месец, распределени меѓу шест истражувачки институции, за да го поддржиме и забрзаме истражувањето на Алцхајмеровата болест – создавајќи нови податоци, помагајќи во дизајнирање нови лекови и проширувајќи ги можните патишта до третман.

Овие грантови го претставуваат почетокот на нашата работа; има уште многу што треба да се направи. Очекуваме да доделиме дополнителни грантови за Алцхајмерова болест во текот на 2026 година и понатаму на повеќе научници и истражувачки институции, за заедно конечно да можеме да ја спречиме и да ја лекуваме Алцхајмеровата болест.

Зошто се фокусираме на Алцхајмеровата болест?

Нашата мисија е да се осигураме дека AGI ќе биде од корист за целото човештво. Алцхајмеровата болест е огромен проблем, станува сè поголем како што населението старее, а сложеноста на болеста е добро прилагодена за вештачката интелигенција.

Алцхајмеровата болест не ги засега само милионите луѓе на кои им е дијагностицирана болеста, туку и нивните сопружници, деца и други негуватели кои се грижат за нив. Болеста им нанесува огромен емоционален и финансиски товар на семејствата.

Човештвото постигна напредок во текот на последните неколку децении против три од четирите најголеми причинители на смрт – срцевите заболувања, заразните болести и некои видови рак, со што се намали ризикот од смрт на која било возраст:

Сепак, развивањето ефикасни третмани за четвртиот голем убиец – невродегенеративните болести, како Алцхајмеровата болест – досега во голема мера се покажа како нерешливо и покрај напорите на најдобрите научници на човештвото:

Тоа е затоа што Алцхајмеровата болест не се чини дека е предизвикана од една единствена причина, туку од меѓусебното дејство на генетските фактори на ризик, погрешно склопување на протеините, воспаление, синаптичка дисфункција и друго – интеракција со фактори на животната средина со децении и сè тоа одвивање во мозокот, орган кој е тешко да се проучува и да се доставуваат лекови до него. Традиционалните истражувачки пристапи имаа потешкотии да го разберат ова.

Вештачката интелигенција е единствено прилагодена да се справи со оваа сложеност. Неговата способност за размислување низ различни видови податоци – вклучувајќи клинички симптоми на пациентите, биолошки маркери на болеста, скрининзи на кандидати за лекови и друго – нуди фундаментално нов начин за разбирање како овие фактори меѓусебно комуницираат, идентификување на соодветни цели на лековите и дијагностицирање на акциони ризици децении порано за пациентите.

Нашата цел е да им помогнеме на научниците да измислат нови алатки за конечно да ја спречат и лекуваат Алцхајмеровата болест. Бидејќи таа цел досега беше толку тешко да се постигне, сметаме дека тоа е јасен тест за способноста на вештачката интелигенција да го промени она што е можно во човековото здравје. Наша цел е значајно да придонесеме за луѓето изложени на ризик од Алцхајмерова болест и нивните семејства.

Нашиот почетен пристап

Благодарни сме за поддршката што ја добивме од надворешните научни рецензенти за да ги обликуваме нашите почетни стратегии. Иако сме неверојатно возбудени за секоја од овие области на давање, не очекуваме одеднаш да ја постигнеме нашата цел за превенција и лекување на Алцхајмеровата болест. Некои експерименти ќе дадат негативни резултати, и ќе има пречки на патот. Таква е природата на науката – и ќе учиме колку што можеме побрзо, ажурирајќи го нашиот пристап како што пристигнуваат резултатите.

За почеток, имаме почетни хипотези за тоа како можеме да го поддржиме истражувачкиот екосистем на начин што ги надополнува постојните напори и го искористува она што е возможно со вештачката интелигенција. Заедно, ова создава „петслоен стек“ на активности во водечките истражувачки институции:

1. Создајте „каузална мапа“ на Алцхајмеровата болест со помош на вештачка интелигенција за да се потврдат целите за интервенција. Сега се чини јасно дека Алцхајмеровата болест има многу причинители, а не само еден. Тоа подразбира дека треба да ја мапираме целосната мрежа на причински фактори за прецизно да ги идентификуваме најефективните јазли за терапевтска интервенција кај различни луѓе. Преку соработка со истражувачи на граничен на полето на вештачката интелигенција во биологијата, како што е Институтот Arc⁠, имаме цел да разбереме како мозочните „органоиди“ од модел реагираат на различни комбинации од генетски и еколошки фактори на ризик. Таквите експериментални податоци од голем обем може да се користат за обучување на модели за вештачка интелигенција што ќе ги информираат идните експерименти. Со овој хибриден мотор, истражувачите можат да ги споделуваат своите наоди во текот на процесот за другите да можат да ги надградуваат и да предлагаат механички информирани цели за лекови за понатамошно тестирање.

Алцхајмеровата болест им се спротивставува на третманите делумно затоа што е типичен пример за сложена болест. Тоа е резултат на стотици генетски и еколошки фактори на ризик кои заемно дејствуваат меѓу различни типови клетки во текот на децении. Во Arc, градиме експериментални и пресметковни технологии за навистина да ги мапираме тие интеракции на големо ниво.

– Патрик Хсу, доктор на науки, коосновач на Институтот Arc и главен истражувач

Сакаме да пронајдеме пертурбации што можат да кликнат и да ја вратат клетката од заболена состојба во здрава. За да го направиме тоа, спроведуваме активен циклус на учење: систематски ги менуваме моделите на човечки ткива водени од податоците на пациентите, мериме што се случува и ги користиме резултатите за итеративно подобрување на нашите модели на Алцхајмерова болест со вештачка интелигенција. Секој циклус ни дава појасна причинска слика за тоа каде што се спојуваат патеките на болеста и каде што треба да се интервенира.

– Силвана Конерман, доктор на науки, коосновач и извршен директор на Институтот Arc

2. Дизајнирајте нови лекови со помош на вештачка интелигенција и тестирајте ги во лабораторија – со соработници како Институтот за дизајн на протеини⁠, заедно со водечки невролози и невронаучници во други истражувачки институти. Над 100 лекови за Алцхајмерова болест биле тестирани во клинички испитувања од 2000 година, но речиси сите не дејствувале или имале несакани ефекти. Веруваме дека молекулите дизајнирани со помош на алатки за ВИ во биологијата ќе имаат поголеми веројатности за успех со текот на времето. Но, за да утврдат дали тоа е точно, истражувачите најпрво мора да бидат способни да ги валидираат своите дигитални креации во клетки, ткива и животни.

Во Институтот за дизајн на протеини при UW Medicine сме посветени на градење соработувачки процеси насочени кон постигнување на најголемо позитивно влијание врз глобалната благосостојба. Користејќи ги нашите најнови модели за дизајн на протеини управувани од вештачка интелигенција, успешно создадовме молекули кои ги ангажираат, модифицираат и деградираат целите кои се критични за прогресијата на Алцхајмеровата болест. Проширувањето, усовршувањето и споделувањето на овој комплет алатки со невронаучници кои можат да ги применат нашите дизајнирани протеини за предвидување и спречување на невродегенерацијата е еден од нашите највисоки приоритети.

– Дејвид Бејкер, доктор на науки, нобеловец и директор на Институтот за дизајн на протеини на Универзитетот во Вашингтон

3. Поддршка на отворени бази на податоци за предвидување на активноста на лековите и графикони на прогресијата на болеста со и без интервенција. Тоа вклучува создавање нови отворени бази на податоци релевантни за Алцхајмеровата болест со непрофитни организации како EvE Bio⁠. Тоа исто така вклучува поддршка за проширување на постоечките лонгитудинални и епидемиолошки бази на податоци, како и можности за одговорно отворање на постоечките бази на податоци собрани од биотехнолошки компании што може да им користат на сите истражувачи.

4. Воспоставување нови биомаркери за болести, подобрување на дијагнозата и начинот на кој се спроведуваат клиничките испитувања со соработници како UCSF. Одобрувањето на првиот тест за крв за Алцхајмерова болест минатата година⁠ им дава на специјализираните лекари повеќе алатки за да ја проценат состојбата на пациентот, помалку инвазивно. Крвта и другите биомаркери, исто така, им даваат на истражувачите можност да мерат каков ефект може да имаат лековите врз напредувањето на болеста во клиничките испитувања, вклучително и како секундарни мерења во испитувања првенствено насочени кон друга болест (како што е прикажано во ова неодамнешно испитување⁠ за кардиоваскуларна болест). Постојат повеќе можности да се оди понатаму со модерната протеомика и друго земање примероци од пациенти, сега кога вештачката интелигенција може да разбере посложени биолошки сигнали.

Алцхајмеровата болест останува еден од најитните предизвици во медицината, а напредокот зависи од поврзувањето на научните пробиви со грижата за нашите пациенти. Оваа соработка ни овозможува да ги поврземе водечките светски напори – од напредокот во дизајнот на протеини до длабоките клинички и биолошки сознанија тука, во UCSF – за подобро да ја разбереме болеста и да идентификуваме нови патишта за лекување. Со помош на вештачката интелигенција да ги интегрираме овие сознанија и да ја разбереме огромната сложеност, имаме можност да ги забрзаме откритијата што би можеле значително да ги променат животите на пациентите.

– С. Ендру Џозефсон, доктор по медицина, професор и претседател на неврологијата на UCSF и Институтот за невронауки „Вајл“ на UCSF

5. Тестирање на третмани кои не се патентирани и користење на вештачка интелигенција за најдобро разбирање на анонимизираните податоци и искуства на пациентите објавени онлајн. Постојат голем број интервенции за кои има индикативни докази за ефект – на пример, литиум оротат⁠ и вонпатентната вакцина против херпес зостер⁠ – но за кои се потребни дополнителни висококвалитетни докази, а приватниот сектор нема поттик да плаќа за клинички испитувања.

Се надевам дека способноста на физиолошката доза на литиум оротат да ја поништи патологијата и да ја врати меморијата кај моделите на глувци со Алцхајмерова болест ќе се пренесе и на стареечката човечка популација. Литиумот е она што ги напојува нашите телефони, лаптопи и електрични возила. Претпоставувам дека мозокот можеби ја искористил својата уникатна електрохемија пред нас.

- Брус Јанкнер, доктор по медицина, доктор на науки, професор по генетика и неврологија на Медицинскиот факултет на Харвард и кодиректор на Центарот „Глен“ на Харвард за истражувања во биологијата на стареењето

Итеративно учење

Ќе продолжиме да напредуваме на сите пет фронта истовремено, за да ги надополниме другите напори во истражувачкиот екосистем. Очекуваме да ги надополниме нашите постоечки пристапи како што ќе добиваме дополнителни повратни информации од истражувачката заедница, за заедно да можеме да откриеме како да ја спречиме и лекуваме Алцхајмеровата болест.

Со директен пристап кон справување со Алцхајмеровата болест, имаме цел не само да помогнеме да се промени текот на оваа болест, туку и да изградиме алатки и знаење што можат да го забрзаат напредокот и против многу други.

* * *

Ако сте заинтересирани да добивате новости од Фондацијата OpenAI, претплатете се овде⁠. Ако сакате да стапите во контакт со нашиот тим за биолошки науки и лекување болести, контактирајте нè на [email protected]⁠.

Покрај академските статии, со благодарност читаме и извештаи, долги статии и блог објави за вештачката интелигенција и науката. Иако не се согласуваме со сите тврдења во овие текстови, тука спаѓаат и овој извештај на Националните академии⁠, оваа статија за преглед за развојот на лекови за Алцхајмерова болест⁠, општи резимеа на медицинскиот напредок како овој текст за стапките на смртност од кардиоваскуларни заболувања⁠, оваа објава на блогна Science⁠ за тешкотиите со кои се соочува вештачката интелигенција во напредокот во медицината и оваа идеја за клинички податоци од IFP⁠.

Ве охрабруваме јавно да објавувате анализи и да ни испратите линк по е-пошта, доколку сметате дека можеме да имаме корист од вашата перспектива.