Corona-AI: Shfrytëzimi i fuqisë së AI dhe të mobile supercomputing për përshtatjen e ilaçeve dhe të ushqimeve në luftën kundër koronavirusit

Si pjesë e projektit DreamLab: Corona-AI, një ekip i udhëhequr nga Dr Kirill Veselkov nga Departamenti i Kirurgjisë dhe Kancerit në Imperial College London, në bashkëpunim me Fondacionin Vodafone, po përdorin teknologji të Inteligjencës Artificiale (AI), superkompjuteri celular dhe të dhëna nga "-omics" për të ngushtuar kërkimin e kombinimeve të barnave ekzistuese dhe molekulave të ngjashme me ilaçet me bazë ushqimore për të ndihmuar në luftën kundër pandemisë koronavirus.

DreamLab tashmë ka përdorur fuqinë përpunuese të mijëra telefonave inteligjentë në status jo-aktiv (idle) për të ndihmuar në zbulimin e ushqimeve dhe ilaçeve të përditshme me veti antikancerogjene (1). Tani kjo fuqi përpunuese po zhvendoset për të ndihmuar luftën kundër koronavirusit.

Shefi i Departamentit të Kirurgjisë dhe Kancerit, Profesori George Hanna, theksoi rëndësinë e projektit:

Përhapja e shpejtë e sëmundjes akute të frymëmarrjes (COVID-19) e shkaktuar nga koronavirusi ka pasur një impakt masiv dëmtues në shëndetin e njeriut dhe në ekonominë globale duke çuar në nevojën e menjëhershme të ndërhyrjeve mjekësore dhe ushqyese për të ndihmuar luftën ndaj shpërthimit.

Gjetja e indikacioneve të reja ose përdorimeve alternative të barnave ekzistuese (i njohur si "drug repositioning ") është një mënyrë ndryshe nga procesi i ngadaltë dhe i kushtueshëm i zhvillimit të ilaçeve specifike për të trajtuar këtë sëmundje infektive. Në pandeminë aktuale, ajo mund të shpëtojë mijëra jetë. Dieta e njeriut është e pasur me molekula të ngjashme me ilaçet, të cilat kanë treguar se luajnë një rol edhe në parandalimin dhe trajtimin e sëmundjeve virale, duke bashkëvepruar me ilaçet, ose duke vepruar si "ilaçe". Sidoqoftë, mënyrat tradicionale për hetimin e ndikimit të një ilaçi të vetëm ose të përbërësve ushqimorë do të kërkonim shumë kohë.

Aktualisht, numri i molekulave të mundshme të ngjashme me ilaçet në gjendura në ushqim është shumë i gjerë. Metodologjia tradicionale eksperimentale e hetimit të ndikimit të një ilaçi të vetëm ose të përbërësve ushqimorë në ndonjë infeksion të veçantë viral kërkon muaj ose madje vite.

Projekti DreamLab: Corona-AI merr një qasje rrënjësisht ndryshe ndaj metodave tradicionale të testimit. Mundësuar nga publiku i gjerë, projekti kombinon inteligjencën artificiale dhe fuqinë përpunuese të telefonave inteligjentë për të shpejtuar zbulimin e komponentëve të rinj antiviralë në ilaçet ekzistuese dhe për të ndihmuar në zbulimin e molekulave antivirale në ushqime.

Profesor Vasilis Vasiliou i Shkollës së Shëndetit Publik Yale, anëtar i ekipit DreamLab, theksoi rëndësinë e projektit: "Në këto periudha të vështira, AI mund të bëjë një botë me të mirë në garën kundër Covid-19. Ekipi i Dreamlab është duke përdorur fuqinë e AI për të kontrolluar barnat, të cilat mund të kenë potencialin për të luftuar Covid-19 dhe gjithashtu për të identifikuar përbërësit e ushqimeve të cilat mund të forcojnë imunitetin tonë kundër efekteve të virusit ".

AI novatore e drejtuar nga rrjeti për ripozicionimin e ilaçeve dhe zbulimin e molekulave anti-virale në ushqime

Koronaviruset nuk mund të mbijetojnë ose të përsëriten pa ndihmën e ushtrive të tyre. Në fakt, të gjitha viruset kanë evoluar në mënyrë natyrale një arsenal të sofistikuar të strategjive molekulare për të mbijetuar dhe riprodhuar. Këto strategji mbështeten në një rrjet kompleks të ndërveprimeve fizike midis proteinave virale dhe atyre pritëse, të ashtuquajturat "rrjete ndërvepruese të virusit" (2).

Modeli tradicional i zhvillimit të ilaçeve anti-virale është ‘një ilaç për çdo proteinë virale. Kjo qasje ka të meta të shumta, ndër të cilat është mutacioni i virusit i cili mund ta bëjë shpejt ilaçin jo efikas ose të padobishëm. Në vend të kësaj, ne duhet të synojmë një ndërveprim me të gjithë virusin. Edhe pse kane avancuar, vaksinat parandaluese dhe efektet e ilaceve kundër SARS-Cov-2, ka të ngjarë që proteina specifike të rrethohen nga gjenerimi i mutantëve viralë.

Duke përfituar nga puna jonë e mëparshme në lidhje me kancer, projekti Corona-AI DreamLab "synon të ndërtojë një panoramë më të qartë të molekulave individuale ose kombinimeve të molekulave më të përshtatshme për të prishur rrjetet ndërvepruese virale molekulare të nevojshme për mbijetesën e koronavirusit, jo vetëm të proteinave të tij specifike ”, sipas Dr. Kirill Veselkov. Këto molekula mund të jenë ose ilaçe ekzistuese (d.m.th. ilaçe që nuk njihen më parë ose ilace të cilat përdoren për trajtime anti-virale) ose molekula të ngjashme me ilaçet brenda ushqimeve. Rezultatet mund të hedhin dritë në terapitë me shumë ilaçe, së bashku me ndërhyrjet dietike.

Një anëtar i skuadrës DreamLab, Profesori Michael Bronstein, Kryetar i Machine Learning dhe Pattern Recognition në Departamentin e Computing Imperial College në Londër dhe Kryetar i Studimit të Mësimit Grafik në Twitter, përshkroi thelbin e algoritmit të projektit:

Natyra kombinuese e problemit: Pse DreamLab?

Progresi i këtij hulumtimi fillimisht u ngadalësua nga mungesa e pajisjeve superkompjuterike. Kombinimet e tre, katër, apo edhe më shumë komponimeve do të ishin të pamundura të testoheshin në laborator. Le të themi se ka 10,000 molekula, me kombinime të ndryshme - kjo është një trilion mundësi që duhet të "testohen" në mënyrë llogjike, diçka që do të ishte e pakontrollueshme në një kompjuter normal. Aplikacioni DreamLab përdor machine learning në një rrjet celular, për të analizuar miliarda kombinime të ilaçeve ekzistuese, molekulave të gjendura në ushqime dhe të ndërveprimeve gjenetike, duke zvogëluar rrënjësisht kohën e nevojshme për të bërë zbulime.

Anëtari i ekipit të projektit, Dr Reza Mirnezami, Këshilltar Kirurg Colorectal, Royal Free Hospital, tha: "Ekipi i DreamLab po punon për të shfrytëzuar fuqinë e AI për të identifikuar se si ilaçet ekzistuese mund të" ripërdoren "në luftën kundër COVID -19.

Gjatë kësaj faze fillestare të projektit Corona-AI, ne synojmë të testojmë kombinime deri në dy molekula të barnave ekzistuese ose molekula të ngjashme me ilaçet në ushqime kundër ndërveprimeve të koronavirus përfshirë edhe SARS-Cov-2 - agjentin përgjegjës për pandeminë aktuale COVID-19. Rrjeti i telefonave inteligjentë DreamLab me 100K përdorues ka fuqinë e kombinuar të një super kompjuteri i cili mund të grumbullojë të dhënat nga kjo fazë në një kohë që përndryshe do të kërkonte një dekadë duke përdorur një kompjuter desktop standard.

Shkarkoni DreamLab tani për të na ndihmuar të luftojmë së bashku COVID-19.

Autor; Dr Kirill Veselkov; Ligjërues në Mjekësinë Kompjuterike dhe Informatikën e Kancerit, Departamenti i Kirurgjisë dhe Kancerit, Imperial College London; Asistent Profesor Adjunct i Epidemiologjisë, Shkolla e Shëndetit Publik Yale, SHBA.

Referencat