Picha ya usanifu wa dawa unaosaidiwa na AI, ugunduzi wa viashiria vya kibayolojia, na upimaji wa hatua za uingiliaji kati.

AI kwa ajili ya Ugonjwa wa Alzheimer

Na Jacob Trefethen

Ugonjwa wa Alzheimer ni mojawapo ya changamoto ngumu zaidi ambazo hazijatatuliwa katika tiba na mojawapo ya magonjwa yenye athari mbaya zaidi. Huua mamilioni ya watu, huweka mzigo mkubwa kwa familia na bado hupingana na mengi ya yale ambayo tiba inaweza kufanya leo. Katika Shirika la OpenAI, tunalenga kubadilisha hali hiyo kwa kutumia AI ya hali ya juu ili kuharakisha sayansi ya kuzuia na kutibu ugonjwa huo.1⁠ Kama hatua ya kwanza, tunalenga kukamilisha utoaji wa zaidi ya dola milioni 100 za ruzuku mwezi huu, kwa taasisi sita za utafiti, ili kusaidia na kuharakisha utafiti kuhusu Ugonjwa wa Alzheimer—kuzalisha data mpya, kusaidia kubuni dawa mpya na kupanua njia zinazowezekana za matibabu.[/ bnjhyum7689

Ruzuku hizi zinawakilisha mwanzo wa kazi yetu; bado kuna mengi zaidi ya kutekeleza. Tunatarajia kutoa ruzuku zaidi za Alzheimer katika kipindi chote cha mwaka 2026 na kuendelea, kwa wanasayansi zaidi na taasisi za utafiti, ili kwa pamoja tuweze kuzuia na kutibu Ugonjwa wa Alzheimer.

Kwa nini kuzingatia Alzheimer?

Dhamira yetu ni kuhakikisha kwamba AGI inanufaisha wanadamu wote. Ugonjwa wa Alzheimer ni tatizo kubwa sana, linazidi kuwa baya kadiri idadi ya watu inavyozeeka, na uchangamano wa ugonjwa huu unaifanya AI kufaa vizuri.

Ugonjwa wa Alzheimer hauwaathiri tu mamilioni ya watu waliogunduliwa kuwa na ugonjwa huo, bali pia wenzi wao, watoto wao, na walezi wengine wanaowasaidia kwa bidii. Ugonjwa huu huweka mzigo mkubwa wa kihisia na kifedha kwa familia kwa kiwango kikubwa.

Binadamu wamepiga hatua katika miongo michache iliyopita dhidi ya visababishi vinne vikuu vya vifo—ugonjwa wa moyo, magonjwa ya kuambukiza, na baadhi ya saratani, na hivyo kupunguza hatari ya kifo katika umri wowote:

Magonjwa ya moyo na mishipa ya damu
Magonjwa ya kuambukiza
Saratani

Kiwango cha vifo kilichosanifishwa kulingana na umri kwa kila watu 100,000, duniani kote, kwa visababishi vitatu vikuu vya vifo (IHME)

Hata hivyo, kuendeleza matibabu madhubuti kwa ajili ya muuaji mkubwa wa nne—magonjwa ya kudhoofisha mfumo wa neva, kama vile Alzheimer’s—kumethibitika kuwa changamoto kubwa hadi sasa, licha ya juhudi za wanasayansi bora wa binadamu:

Kiwango cha Ugonjwa wa Alzheimer na aina nyingine za shida ya akili kwa muda

Kiwango cha vifo kilichosanifishwa kwa umri duniani kwa Ugonjwa wa Alzheimer (IHME)

Hiyo ni kwa sababu ugonjwa wa Alzheimer hauonekani kusababishwa na chanzo kimoja, bali na mwingiliano wa sababu za hatari za kijeni, kukunja vibaya kwa protini, uvimbe, hitilafu katika sinepsi, na mengineyo—vikishirikiana na sababu za kimazingira kwa miongo kadhaa, na yote yakitokea katika ubongo, kiungo ambacho ni kigumu kukichunguza na kupeleka dawa ndani yake. Mbinu za jadi za utafiti zimepata changamoto kuelewa hili.

AI inafaa kwa njia ya kipekee kukabiliana na uchangamano huu. Uwezo wake wa kuchanganua katika aina tofauti za data—ikiwemo dalili za kitabibu za wagonjwa, viashiria vya kibayolojia vya ugonjwa, uchunguzi wa watahiniwa wa dawa, na mengineyo—unatoa njia mpya kimsingi ya kuelewa jinsi vipengele hivi vinavyoingiliana, kubaini shabaha zinazofaa za dawa, na kutambua hatari zinazoweza kuchukuliwa hatua miongo kadhaa mapema zaidi kwa wagonjwa.

Lengo letu ni kusaidia wanasayansi kubuni zana mpya ili hatimaye kuzuia na kutibu Ugonjwa wa Alzheimer. Kwa kuwa lengo hilo limekuwa gumu sana kufikiwa hadi sasa, tunaliona kama mtihani wa wazi wa uwezo wa AI wa kubadilisha kile kinachowezekana katika Afya ya binadamu. Tunakusudia kuleta mabadiliko yenye maana kwa watu walio katika hatari ya kupata Ugonjwa wa Alzheimer na familia zao.

Mbinu yetu ya awali

Tunashukuru kwa msaada tuliopokea kutoka kwa wakaguzi wa kisayansi wa nje ili kufahamisha mikakati yetu ya awali. Ingawa tunafurahia sana kila moja ya maeneo haya ya utoaji, hatutarajii kufikia lengo letu la kuzuia na kutibu ugonjwa wa Alzheimer ghafla. Baadhi ya majaribio yatatoa matokeo hasi, na kutakuwa na vikwazo njiani. Hiyo ndiyo asili ya sayansi—na tutajifunza haraka kadri tuwezavyo, tukiendelea kusasisha mbinu yetu kadri matokeo yanavyopatikana.

Kuanza, tuna dhana za awali kuhusu jinsi tunavyoweza kuunga mkono mfumo wa ikolojia wa utafiti kwa njia inayokamilisha juhudi zilizopo, na kutumia yale ambayo sasa yanawezekana kwa AI. Kwa pamoja, hii huzalisha “rundo la safu tano” za shughuli katika taasisi zinazoongoza za utafiti:

1. Kuunda “ramani ya visababishi” ya Ugonjwa wa Alzheimer kwa kutumia AI, ili kuthibitisha malengo za uingiliaji kati. Sasa inaonekana wazi kuwa kuna visababishi vingi vya Ugonjwa wa Alzheimer, si kimoja. Hilo linaashiria kwamba tunapaswa kuchora ramani ya mtandao mzima wa visababishi ili kubaini sehemu zenye ufanisi zaidi kwa hatua za matibabu kwa watu tofauti. Kwa kushirikiana na watafiti katika mpaka wa AI ya biolojia kama Arc Institute⁠, tunalenga kuelewa jinsi muundo wa “organoidi” za ubongo zinavyoitikia mchanganyiko tofauti wa sababu za hatari za kijenetiki na kimazingira. Data kubwa za majaribio kama hizi zinaweza kutumika kufundisha miundo ya AI inayotoa maelekezo kwa majaribio ya baadaye. Kwa injini hii ya mseto, watafiti wanaweza kushirikisha matokeo yao hatua kwa hatua ili wengine wayajengee, na kupendekeza malengo ya dawa yaliyoeleweka kimekanika kwa ajili ya majaribio zaidi.

Wanachama wa timu ya Mpango wa Ugonjwa wa Alzheimer wa Taasisi ya Arc.

Wanachama wa timu ya Mpango wa Ugonjwa wa Alzheimer wa Arc Institute (kutoka kushoto kwenda kulia: Lorena Saavedra, Nianzhen Li, Dave Burke, Tony Hua, Silvana Konermann, Dara Leto, Patrick Hsu, Megan van Overbeek, Kristen Seim). Mchango: Raymond Rudolph.

Ugonjwa wa Alzheimer umekuwa mgumu kutibiwa kwa sehemu kwa sababu ni mfano halisi wa ugonjwa mgumu sana. Ni matokeo ya mamia ya sababu za hatari za kijeni na kimazingira zinazoingiliana katika aina mbalimbali za seli kwa kipindi miongo kadhaa. Katika Arc, tunajenga teknolojia za majaribio na za kikokotozi ili kwa kweli kuweka ramani ya mwingiliano huo kwa kiwango kikubwa.
—Patrick Hsu, PhD, Mwanzilishi Mwenza na Mchunguzi Mkuu wa Taasisi ya Arc.
Tunataka kupata mabadiliko yanayoweza kubofya na kuvuta seli kutoka hali ya ugonjwa na kuirejesha katika hali yenye afya. Ili kufanya hivyo, tunaendesha mzunguko wa ujifunzaji hai: tunafanya mabadiliko ya kimfumo katika mifano ya tishu za binadamu tukiongozwa na data za wagonjwa, tunapima kinachotokea na kutumia matokeo hayo kuboresha hatua kwa hatua miundo yetu ya AI ya Ugonjwa wa Alzheimer. Kila mzunguko unatupatia picha ya wazi zaidi ya visababishi kuhusu mahali ambapo njia za ugonjwa zinapokutana na mahali pa kuchukua hatua za matibabu.
—Silvana Konermann, PhD, Mwanzilishi Mwenza na Mkurugenzi Mtendaji wa Arc Institute

2. Buni dawa mpya kwa msaada wa AI, na uzifanyie majaribio katika maabara—pamoja na washirika kama Taasisi ya Protein Design⁠⁠, pamoja na wataalamu wakuu wa neva na wanasayansi wa neva katika Taasisi ya Mass General Brigham Neuroscience. Zaidi ya dawa 100 za Ugonjwa wa Alzheimer zimejaribiwa katika majaribio ya kitabibu tangu mwaka 2000, lakini karibu zote zilishindwa kufanya kazi au zilikuwa na madhara yasiyotakiwa. Tunaamini kwamba molekuli zinazobuniwa kwa msaada wa zana za AI za biolojia zitakuwa na uwezekano mkubwa zaidi wa kufanikiwa kadri muda unavyosonga mbele. Lakini ili kubaini kama hilo ni kweli, watafiti kwanza lazima waweze kuthibitisha ubunifu wao wa kidijitali katika seli, tishu, na wanyama.

Katika Taasisi ya Ubunifu wa Protini ya Dawa ya UW, tumejitolea kujenga mifumo ya ushirikiano inayolenga kuwa na matokeo makubwa chanya kwa ustawi wa kidunia. Kwa kutumia miundo yetu mipya zaidi ya usanifu wa protini inayoendeshwa na AI, tumefaulu kuunda molekuli zinazoweza kuhusika, kurekebisha na kuharibu shabaha muhimu kwa kuendelea kwa ugonjwa wa Alzheimer. Kupanua, kuboresha, na kushirikisha zana hizi na wanasayansi wa neva wanaoweza kutumia protini tulizobuni kutabiri na kushughulikia kuzorota kwa mfumo wa neva ni mojawapo ya vipaumbele vyetu vikuu.
—David Baker, PhD, Mshindi wa Tuzo ya Nobel na Mkurugenzi wa Taasisi ya Ubunifu wa Protini katika Chuo Kikuu cha Washington

3. Kusaidia seti za data zilizo wazi kutabiri shughuli ya dawa, na kufuatilia maendeleo ya ugonjwa ukiwa na au bila uingiliaji kati. Hiyo inajumuisha uundaji wa seti mpya za data huria zinazohusiana na Ugonjwa wa Alzheimer kwa kushirikiana na mashirika yasiyo ya faida kama Shirika la Utafiti Lengwa EvE Bio⁠. Pia inajumuisha kusaidia upanuzi wa seti za data zilizopo za muda mrefu na za epidemiolojia, pamoja na fursa za kufungua kwa njia salama seti za data zilizopo zilizokusanywa na kampuni za bioteknolojia ambazo zinaweza kuwafaidi watafiti wote.

Seti za data zilizo wazi na picha ya maendeleo ya ugonjwa kwa sehemu ya EvE Bio.

Usambazaji mdogo wa misombo kwenye vijisahani vilivyo tayari kwa vipimo kwa ajili ya uchunguzi wa kiasi wa utendaji wa juu na uundaji wa profaili katika lengwa mbalimbali. Mikopo: EvE Bio.

4. Kuanzisha viashiria vipya vya kibayolojia vya magonjwa, kuboresha utambuzi na jinsi majaribio ya kitabibu yanavyoendeshwa, kwa kushirikiana na washirika kama UCSF. Kuidhinishwa kwa kipimo cha kwanza cha damu cha Ugonjwa wa Alzheimer mwaka jana⁠ kunawapa madaktari bingwa zana zaidi za kutathmini hali ya mgonjwa kwa njia isiyo vamizi sana. Damu na viashiria vingine vya kibaiolojia pia vinawapa watafiti uwezo wa kupima athari ambazo dawa zinaweza kuwa nazo katika maendeleo ya ugonjwa katika majaribio ya kitabibu, ikiwemo kama vipimo vya ziada katika majaribio yanayolenga hasa ugonjwa mwingine (kama inavyoonyeshwa katika jaribio hili la hivi karibuni⁠ kuhusu ugonjwa wa moyo na mishipa ya damu). Kuna fursa zaidi za kwenda mbali zaidi kwa kutumia proteomiki ya kisasa na aina nyingine za sampuli kutoka kwa wagonjwa, sasa kwa kuwa AI inaweza kuelewa ishara changamano zaidi za kibaiolojia.

Ugonjwa wa Alzheimer inasalia kuwa mojawapo ya changamoto za dharura zaidi katika tiba, na maendeleo yanategemea kuunganisha mafanikio ya kisayansi na huduma kwa wagonjwa wetu. Ushirikiano huu unatupa uwezo wa kuunganisha juhudi zinazoongoza duniani—kuanzia maendeleo katika usanifu wa protini hadi maarifa ya kina ya kitabibu na kibaolojia hapa UCSF—ili kuelewa ugonjwa huu vyema zaidi na kutambua njia mpya za matibabu. Kwa msaada wa AI katika kuunganisha maarifa haya na kuelewa ugumu mkubwa uliopo, tuna nafasi ya kuharakisha ugunduzi ambao unaweza kubadilisha kwa namna ya maana maisha ya wagonjwa.
—S. Andrew Josephson, MD, Profesa na Mwenyekiti wa Idara ya Neurolojia katika UCSF na Taasisi ya UCSF Weill ya Sayansi za Neva

5. Kujaribu matibabu yasiyo na hataza na kutumia AI kuelewa kwa njia bora zaidi data za wagonjwa zilizofichwa utambulisho pamoja na uzoefu ulioripotiwa mtandaoni. Kuna idadi ya hatua za matibabu ambapo kuna ushahidi unaoashiria uwepo wa athari fulani—kwa mfano, lithium orotate⁠ na chanjo ya shingles isiyo na hataza⁠—lakini ambapo bado kunahitajika ushahidi zaidi wa ubora wa juu, na sekta binafsi haina motisha ya kugharamia majaribio ya kitababu.

Natumaini kwamba uwezo wa dozi ya kifiziolojia ya lithium orotate kubadili hali ya ugonjwa na kurejesha kumbukumbu katika muundo wa panya wa ugonjwa wa Alzheimer utatumika pia kwa idadi ya watu wanaozeeka. Lithiamu ndiyo inayowezesha simu zetu, kompyuta ndogo na magari ya umeme kufanya kazi. Nadhani huenda ubongo ulitumia mfumo wake wa kipekee wa elektrokemia kabla sisi hatujafanya hivyo.
—Bruce Yankner, MD, PhD, Profesa wa Jenetiki na Neurologia katika Shule ya Matibabu ya Harvard na Mkurugenzi Mwenza wa Kituo cha Harvard Glenn cha Utafiti wa Baiolojia ya Kuzeeka

Ujifunzaji wa hatua kwa hatua

Tutasonga mbele katika maeneo haya yote matano kwa wakati mmoja, ili kukamilisha juhudi nyingine katika mfumo ikolojia wa utafiti. Tunatarajia kuongeza kwenye mbinu zetu za sasa tunapopata maoni zaidi kutoka kwa jamii ya watafiti, ili kwa pamoja tuweze kubaini jinsi ya kuzuia na kutibu ugonjwa wa Alzheimer.

Kwa kukabiliana moja kwa moja na Ugonjwa wa Alzheimer, tunalenga si tu kubadilisha mwelekeo wa ugonjwa huu, bali pia kuunda zana na maarifa yanayoweza kuharakisha maendeleo dhidi ya magonjwa mengine mengi.

* * *

Ikiwa ungependa kupokea taarifa kutoka OpenAI Foundation, tafadhali jiandikishe hapa⁠. Ikiwa ungependa kuwasiliana na timu yetu ya Sayansi ya Maisha na Kutibu Magonjwa, tuko kwenye [email protected]⁠.

Mbali na makala za kitaaluma, sisi ni wasomaji wa ripoti wanaoshukuru, makala marefu, na machapisho ya blogu kuhusu AI na sayansi. Ingawa hatukubaliani na madai yote yaliyomo katika maandishi haya, hii inajumuisha ripoti ya National Academies⁠, makala ya mapitio kuhusu mkondo wa dawa za Alzheimer⁠, muhtasari wa kiwango cha juu cha maendeleo ya kitabibu kama vile kipande hiki kuhusu viwango vya vifo kutokana na ugonjwa wa moyo na mishipa ya damu⁠, chapisho hili la blogu ya Sayansi ⁠ kuhusu changamoto za AI kufanya maendeleo katika tiba, na wazo hili la data za kitabibu kutoka IFP⁠.

Tunakuhimiza uchapishe uchanganuzi hadharani, na ututumie kiungo kwa barua pepe ikiwa unadhani tunaweza kufaidika na mtazamo huo.

Tanbihi

  1. 1⁠

    Kwa uwazi zaidi, lengo letu ni Ugonjwa wa Alzheimer na matatizo yanayohusiana nao—Alzheimer mara nyingi hutokea pamoja na aina nyingine za matatizo ya akili.

Habari zaidi