ШІ та лікування хвороби Альцгеймера

Хвороба Альцгеймера — одна з найскладніших невирішених проблем у медицині та одне з найбільш нещадних захворювань. Воно забирає мільйони життів, стає величезним тягарем для родичів пацієнтів і досі не піддається значній частині можливостей сучасної медицини. Фонд OpenAI Foundation прагне змінити поточний стан речей: використовуючи передовий ШІ, ми можемо прискорити отримання даних про попередження та лікування цього захворювання.^1⁠ Цього місяця ми працюємо над завершенням першого кроку — оформлення грантів на суму понад 100 млн дол. США для шести дослідницьких установ, аби підтримати й прискорити дослідження хвороби Альцгеймера та отримання нових даних, що допоможе розробляти нові ліки та розширювати можливі протоколи лікування.

Ці гранти — лише початок; попереду ще багато роботи. Протягом 2026 року ми плануємо й далі надавати додаткові гранти на дослідження хвороби Альцгеймера більшій кількості науковців і дослідницьких установ, аби разом ми зрештою змогли знайти спосіб запобігати розвитку хвороби Альцгеймера та лікувати її.

Чому акцент зроблено саме на хворобі Альцгеймера?

Наша місія полягає в тому, щоб AGI приносив користь усім людям. Хвороба Альцгеймера — величезна проблема для людства: вона загострюється зі старінням населення, а складність цього захворювання якраз може зумовити застосування ШІ.

Хвороба Альцгеймера впливає не лише на мільйони людей, у яких діагностовано це захворювання, а й на їхніх чоловіків, дружин, дітей та інших осіб, які їх підтримують. Ця хвороба чинить величезний емоційний і фінансовий тиск на родини.

За останні кілька десятиліть людство досягло прогресу в боротьбі з трьома з чотирьох основних причин смертності: серцево-судинними захворюваннями, інфекційними хворобами та деякими видами раку, знизивши ризик смерті в будь-якому віці.

Однак розробка ефективних методів лікування для четвертої великої причини смертності — нейродегенеративних захворювань, як-от хвороба Альцгеймера, — досі залишається значною мірою нерозв’язним завданням, попри зусилля найкращих науковців людства.

Це тому, що хвороба Альцгеймера, схоже, не зумовлюється однією причиною, а є наслідком складної взаємодії генетичних факторів ризику, порушення фолдингу білків, запалення, синаптичної дисфункції та інших чинників, які протягом десятиліть взаємодіють із чинниками довкілля, і все це відбувається в мозку — органі, який важко досліджувати і який складно зробити мішенню для лікарських засобів. Намагаючись осмислити це, традиційні дослідницькі підходи зазнавали труднощів.

ШІ якнайкраще підходить для подолання цих труднощів. Його здатність аналізувати різні типи даних (зокрема клінічні симптоми пацієнтів, біологічні маркери захворювання, скринінг потенційних препаратів для лікування тощо) відкриває принципово новий спосіб зрозуміти, як ці чинники взаємодіють, визначати відповідні терапевтичні мішені та діагностувати ризики, на які можна вплинути, на десятиліття раніше на користь пацієнтів.

Наша мета — допомогти вченим у створенні нових інструментів, щоб зрештою навчитися запобігати хворобі Альцгеймера та лікувати її. Оскільки досі досягти цієї мети було так складно, ми вважаємо це хорошим випробуванням здатності ШІ змінювати межі можливого для здоров’я людей. Ми прагнемо суттєво змінити ситуацію на краще для людей, які мають ризик розвитку хвороби Альцгеймера, та їхніх родичів.

Наш початковий підхід

Ми вдячні за підтримку у формуванні наших початкових стратегій, яку ми отримали від зовнішніх наукових рецензентів. Авжеж, ми надзвичайно натхненні кожним із цих напрямів, але ми не очікуємо, що нам вдасться раптово досягти нашої мети щодо запобігання та лікування хвороби Альцгеймера. Деякі експерименти даватимуть негативні результати, і на цьому шляху траплятимуться невдачі. Така вже природа науки. Ми навчатимемося так швидко, як тільки зможемо, адаптуючи наш підхід у міру надходження результатів.

Для початку ми маємо базові гіпотези щодо того, як ми можемо підтримати екосистему досліджень у спосіб, що доповнює наявні зусилля, і використовує те, що нині стало можливим завдяки ШІ. Разом це створює «п’ятирівневу структуру» діяльності в провідних дослідницьких установах:

1. Створення за допомогою ШІ «карти причинно-наслідкових зв’язків» для хвороби Альцгеймера з метою підтвердити мішені. Зараз здається очевидним, що розвитку хвороби Альцгеймера сприяють багато факторів. Це означає, що нам слід відобразити повну мережу причинних чинників, щоб визначити вузли, найефективніші для терапевтичного втручання для різних людей. Співпрацюючи з дослідниками на передовій розвитку ШІ в біології, як-от Arc Institute⁠, ми прагнемо зрозуміти, як мозкові моделі-«органоїди» реагують на різні комбінації генетичних факторів ризику та факторів ризику довкілля. Такі масштабні експериментальні дані можна використовувати для навчання моделей ШІ, які слугують основою для майбутніх експериментів. Завдяки цьому гібридному рушію дослідники можуть ділитися своїми висновками у процесі, щоб інші могли розвивати їх далі, а також пропонувати механістично обґрунтовані мішені для лікарських засобів для подальшого тестування.

Хвороба Альцгеймера погано піддається лікуванню частково тому, що є хрестоматійним прикладом комплексного захворювання. Це результат збігу сотень генетичних і екологічних факторів ризику, які взаємодіють у різних типах клітин протягом десятиліть. Ми в Arc створюємо експериментальні та обчислювальні технології для фактичного відображення цих взаємодій у великих масштабах.

— Патрік Хсу, PhD, співзасновник і провідний дослідник Arc Institute

Ми хочемо знайти ті зсуви, які можуть перетягнути клітину з хворого стану назад у здоровий. Для цього ми запускаємо цикл активного навчання: систематично змінюємо моделі людських тканин, керуючись даними пацієнтів, вимірюємо результати та використовуємо їх для поступового вдосконалення наших ШІ-моделей лікування хвороби Альцгеймера. Кожен цикл дає нам чіткіше уявлення про причинно-наслідкові зв’язки, де сходяться шляхи розвитку захворювання і де слід втрутитися.

— Сільвана Конерманн, PhD, співзасновниця та виконавча директорка Arc Institute

2. Створення нових ліків за допомогою ШІ та їхнє тестування в лабораторних умовах — із залученням партнерів, як-от Інститут білкового дизайну⁠, разом із провідними неврологами та нейробіологами лікарні Mass General Hospital. Понад 100 препаратів для лікування хвороби Альцгеймера було випробувано в клінічних дослідженнях із 2000 року, але майже всі вони або не давали результату, або спричиняли небажані побічні ефекти. Ми вважаємо, що діючі речовини, розроблені за допомогою біологічних інструментів ШІ, матимуть вищу ймовірність успіху з часом. Але щоб визначити, чи це справді так, дослідники спершу повинні мати змогу валідувати свої цифрові розробки у клітинах, тканинах і на тваринах.

В Інституті білкового дизайну ми прагнемо створювати спільні процеси, спрямовані на максимальний позитивний вплив на глобальний добробут. Завдяки нашим новітнім моделям проєктування білків на базі ШІ ми успішно створили речовини, які взаємодіють, модифікують і руйнують мішені, які є ключовими для прогресування хвороби Альцгеймера. Розширення, вдосконалення та поширення цього набору інструментів серед нейробіологів, які можуть застосовувати наші розроблені білки для прогнозування та усунення нейродегенерації, є одним із наших найвищих пріоритетів.

— Девід Бейкер, PhD, лауреат Нобелівської премії та директор Інституту білкового дизайну Вашингтонського університету

3. Підтримка відкритих наборів даних для прогнозування активності лікарських засобів і відстеження перебігу захворювання з втручанням і без нього. Це включає створення нових відкритих наборів даних, що стосуються хвороби Альцгеймера, у співпраці з некомерційними організаціями, такими як організація цілеспрямованих досліджень EvE Bio⁠. Це також передбачає підтримку розширення наявних динамічних та епідеміологічних наборів даних, а також можливості відповідально відкривати доступ до наборів даних, зібраних біотехнічними компаніями, що можуть бути корисними для всіх дослідників.

4. Визначення нових біомаркерів для захворювань, покращення діагностики та проведення клінічних випробувань разом із партнерами, такими як UCSF. Схвалення першого аналізу крові на хворобу Альцгеймера минулого року⁠ надає лікарям-спеціалістам більше інструментів для менш інвазивної оцінки стану пацієнта. Кров та інші біомаркери також дозволяють дослідникам оцінювати вплив лікарських препаратів на прогресування захворювання в клінічних випробуваннях, зокрема як вторинні показники у випробуваннях, спрямованих на інші захворювання (як показано в цьому нещодавньому дослідженні⁠ щодо серцево-судинних захворювань). Тепер, коли ШІ може інтерпретувати складніші біологічні сигнали, сучасна протеоміка та інші методи забору зразків у пацієнтів відкривають ще більше можливостей для подальшого розвитку.

Хвороба Альцгеймера лишається однією з найнагальніших проблем у медицині, а прогрес залежить від поєднання наукових проривів із лікуванням наших пацієнтів. Ця співпраця дає нам змогу об’єднати провідні світові зусилля — від досягнень у проєктуванні білків до ґрунтовних клінічних і біологічних висновків тут, в UCSF, — щоб краще зрозуміти хворобу та визначити нові шляхи лікування. Оскільки ШІ допомагає нам інтегрувати ці висновки й розібратися з величезною складністю, ми маємо змогу пришвидшити відкриття, здатні по-справжньому змінити життя пацієнтів.

— С. Ендрю Джозефсон, MD, професор і завідувач кафедри неврології в UCSF та Інституті нейронаук Вайля при UCSF

5. Тестування методів лікування, що не перебувають під патентним захистом, і використання ШІ, щоб якнайкраще інтерпретувати анонімізовані дані пацієнтів і описаний в Інтернеті досвід пацієнтів. Існує низка втручань, щодо яких є попередні свідчення ефективності — наприклад, оротат літію⁠ і вакцина проти оперізувального лишаю⁠, що не перебуває під патентним захистом, — але потрібні подальші високоякісні докази, а приватний сектор не має стимулів оплачувати клінічні випробування.

Я сподіваюся, що здатність оротату літію у фізіологічній дозі обертати патологічні зміни та відновлювати пам’ять у мишачих моделях хвороби Альцгеймера пошириться і на людську популяцію, що старіє. Літій — це те, що живить наші телефони, ноутбуки та електромобілі. Я гадаю, мозок міг скористатися своєю унікальною електрохімією раніше за нас.

— Брюс Янкнер, MD, PhD, професор генетики та неврології Гарвардської медичної школи та співдиректор Гарвардського центру Glenn з дослідження біології старіння

Поступове навчання

Ми будемо рухатися вперед за всіма п’ятьма цими напрямами одночасно, щоб доповнити інші зусилля в дослідницькій екосистемі. Ми плануємо доповнювати наші існуючі підходи, отримуючи подальші відгуки від дослідницької спільноти, щоб разом зрозуміти, як запобігати хворобі Альцгеймера та лікувати її.

Безпосередньо протидіючи хворобі Альцгеймера, ми прагнемо не лише допомогти вплинути на перебіг цього захворювання, а й створити інструменти й накопичити знання, які можуть прискорити прогрес у боротьбі з багатьма іншими хворобами.

* * *

Якщо ви зацікавлені в отриманні оновлень від OpenAI Foundation, будь ласка, підпишіться тут⁠. Якщо ви хочете зв’язатися з нашою командою медико-біологічних наук та лікування захворювань, напишіть нам за адресою [email protected]⁠.

Окрім академічних статей, ми з вдячністю читаємо звіти, великі аналітичні статті та дописи в блогах про ШІ та науку. Хоча ми не погоджуємося з усіма твердженнями в цих матеріалах, до них належать доповідь Національних академій⁠, оглядова стаття про розробку ліків від хвороби Альцгеймера⁠, узагальнені огляди медичного прогресу, як-от матеріал про рівень смертності від серцево-судинних захворювань⁠, допис у блозі Science ⁠ про труднощі, з якими ШІ стикається на шляху до прогресу в медицині, а також ідея IFP щодо клінічних даних⁠.

Ми закликаємо вас публікувати результати аналізів та надсилати нам посилання електронною поштою, якщо ви вважаєте, що нам може бути корисною така перспектива.