Инструмент ИИ помогает найти жизненно важное лекарство от редкого заболевания
После изучения 4000 существующих лекарств инструмент искусственного интеллекта помог обнаружить одно, которое спасло жизнь пациента с идиопатической мультицентрической болезнью Кастлемана (iMCD). Это редкое заболевание имеет особенно низкий уровень выживаемости и мало вариантов лечения. Пациент может стать первым из многих, чьи жизни были спасены системой прогнозирования ИИ, которая потенциально может применяться и к другим редким состояниям.
В статье, опубликованной в журнале New England Journal of Medicine , подробно описывается, как группа под руководством исследователей из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете использовала технологию искусственного интеллекта, называемую машинным обучением, чтобы определить, что адалимумаб — моноклональное антитело, одобренное FDA для лечения различных заболеваний — от артрита до болезни Крона — является «самым прогнозируемым» новым методом лечения, который, скорее всего, будет эффективен при iMCD.
Параллельно с этим, эксперименты, проведенные исследовательской группой, также показали, что специфический белок, который ингибирует адалимумаб, называемый фактором некроза опухоли (ФНО), потенциально играет ключевую роль в iMCD. Они обнаружили повышенные уровни сигнализации ФНО у пациентов с наиболее тяжелыми формами iMCD. Дальнейший анализ показал, что иммунные клетки пациентов с iMCD вырабатывают больше ФНО при активации, чем здоровые люди.
Обобщая эти результаты, старший автор исследования, доктор медицины Дэвид Файгенбаум, доцент кафедры трансляционной медицины и генетики человека, и врач пациента, участвовавшего в исследовании, доктор медицины Люк Чен, гематолог из больницы общего профиля в Ванкувере, Британская Колумбия, решили впервые опробовать этот ингибитор ФНО у пациента с иМКД.
«Пациент в этом исследовании поступил в хоспис, но сейчас он находится в ремиссии почти два года», — сказал Файгенбаум, который также является соучредителем некоммерческой организации Every Cure. «Это примечательно не только для этого пациента и iMCD, но и для последствий, которые это имеет для использования машинного обучения для поиска методов лечения еще большего количества состояний».
Процесс использования существующего препарата для целей, отличных от его первоначального назначения, называется повторным использованием препарата. Многие заболевания могут выглядеть совершенно по-разному — по симптомам, прогнозу или даже причине, — но они могут иметь некоторые общие базовые связи в организме — например, общие генетические мутации или молекулярные триггеры — и поэтому могут лечиться одним и тем же препаратом.
У Файгенбаума и у самого есть iMCD, и благодаря своим исследованиям он более десяти лет назад нашел собственное спасительное, перепрофилированное лечение , которое с тех пор позволяет ему находиться в ремиссии.
Этот опыт вдохновил его присоединиться к преподавательскому составу Пенсильванского университета и стать соучредителем Every Cure, чтобы открыть больше спасительных перепрофилированных методов лечения. Организация стремится использовать способность искусственного интеллекта изучать астрономические уровни данных для анализа уже одобренных лекарств, которые могли бы стать потенциальными методами лечения для людей с редкими заболеваниями.
Платформа искусственного интеллекта, использованная в этом исследовании, была создана на основе новаторской работы соавторов исследования Чунью Ма, научного сотрудника, и Дэвида Кослицки, доцента кафедры компьютерных наук и инженерии, биологии и Института наук о жизни им. Хака, оба из Университета штата Пенсильвания.
Еще одна попытка
Пациент, описанный в этом исследовании, направлялся в хоспис, поскольку многочисленные методы лечения со временем оказались неэффективными.
Идиопатическая мультицентрическая болезнь Кастлемана — это расстройство цитокинового шторма. Цитокиновые штормы характеризуются преувеличенной и вредной реакцией иммунной системы, при которой высвобождается слишком много воспалительных цитокинов (белков в иммунной системе, которые играют роль в способах взаимодействия клеток друг с другом), что может повредить ткани и органы организма.
В результате у людей с iMCD может развиться отек лимфатических узлов, воспаление по всему телу и опасная для жизни полиорганная недостаточность.
Пациент, участвовавший в исследовании, испытывал многие из этих проблем до начала лечения адалимумабом.
Следующие шаги
Хотя болезнь Каслмана встречается сравнительно редко (в США ежегодно диагностируется около 5000 случаев), результаты этого исследования могут спасти жизни гораздо большего количества людей.
«Возможно, в США есть несколько сотен пациентов, а во всем мире — несколько тысяч, которые каждый год оказываются в эпицентре смертельной вспышки, подобной той, что пережила эта пациентка», — сказал Файгенбаум. «Необходимы дополнительные исследования, но я надеюсь, что многим из них это новое лечение пойдет на пользу».
Исследование подчеркивает важность и эффективность объединения различных научных подходов по сравнению с использованием только ИИ, лабораторных работ или методов клинических исследований.
Двигаясь вперед, Файгенбаум и его команда готовятся начать в этом году клинические испытания эффективности еще одного перепрофилированного препарата, на этот раз ингибитора JAK1/2, при iMCD.