Принцип естественного отбора и нейросеть в борьбе с раком: нанотехнологии ИТМО сделали поиск лекарства проще и эффективнее
Исследователи из Университета ИТМО создали искусственный интеллект, который поможет находить наночастицы, целенаправленно воздействующие на раковые клетки. Информация о новой системе, опубликована в журнале Small. Инновационный алгоритм сократит время и количество ресурсов, необходимых для синтеза частиц, плюс существенно уменьшит негативные последствия от лечения онкологических заболеваний.
Наночастицы задействуют в терапии чтобы переносить лекарства к опухоли и не наносить вреда здоровым тканям. Они также способны уничтожать раковые образования и усиливать действие препарата. Но некоторые подобные частицы оказываются опасными не только для раковых клеток, но и для здоровых. Дополнительной проблемой становится и тот факт, что производство и исследование наночастиц требуют много средств и трудоемки в производстве.
Ученые из ИТМО разработали систему, которая позволяет машине оценивать токсичность наночастиц исходя из их стандартизированных параметров, таких как размер, заряд, химический состав и характеристики поверхности. Для этого был создан генетический алгоритм, основанный на принципе естественного отбора. Таким образом, данная платформа способна производить наночастицы, которые наносят вред исключительно раковым клеткам. Кроме того, система способна определить, какие из уже существующих частиц действуют селективно.
В отличие от других методов на основе машинного обучения, исследователи решили использовать для своего исследования генетический алгоритм. Этот инновационный подход позволил достичь более высокой эффективности и точности в определении степени токсичности наночастиц для различных типов клеток.
Ученые протестировали работу системы с помощью базы данных, созданной ранее другими исследователями. База содержит структурированные записи о ходе лабораторных опытов с различными наночастицами и клетками разных типов рака. Суммарно в ходе эксперимента было проанализировано 3700 образцов.
По словам первого автора статьи, аспиранта Сусан Джьякхво, нередко пациенты испытывают страдания в ходе противораковой терапии из-за побочных эффектов лекарств, которые не специально предназначены для раковых клеток. ИИ-платформа создана прежде всего для химиков-экспериментаторов, которые занимаются разработкой наночастиц для подобной терапии. Исследователи смогут тестировать уже имеющиеся образцы для практического использования в условиях клиники.
Стоит отметить, что эта новая модель также может значительно упростить работу биологов в поисках новых лекарственных препаратов. Она позволяет изучать выборочное воздействие наночастиц на определенные линии раковых клеток без необходимости проведения избыточных экспериментов. Это дает возможность сэкономить время и ресурсы, а также ускорить процесс разработки новых препаратов.
В настоящее время ученые работают над адаптацией этой системы подбора наночастиц для борьбы с бактериальными и грибковыми инфекциями. Исследователи верят, что такой подход может значительно помочь преодолеть проблему устойчивости микроорганизмов к антибиотикам. Это может открыть новые перспективы в лечении инфекций и способствовать разработке более эффективных и безопасных методов борьбы с микроорганизмами.
Исследование проводилось в рамках программы «Приоритет-2030» Минобрнауки России.
Наночастицы задействуют в терапии чтобы переносить лекарства к опухоли и не наносить вреда здоровым тканям. Они также способны уничтожать раковые образования и усиливать действие препарата. Но некоторые подобные частицы оказываются опасными не только для раковых клеток, но и для здоровых. Дополнительной проблемой становится и тот факт, что производство и исследование наночастиц требуют много средств и трудоемки в производстве.
Ученые из ИТМО разработали систему, которая позволяет машине оценивать токсичность наночастиц исходя из их стандартизированных параметров, таких как размер, заряд, химический состав и характеристики поверхности. Для этого был создан генетический алгоритм, основанный на принципе естественного отбора. Таким образом, данная платформа способна производить наночастицы, которые наносят вред исключительно раковым клеткам. Кроме того, система способна определить, какие из уже существующих частиц действуют селективно.
В отличие от других методов на основе машинного обучения, исследователи решили использовать для своего исследования генетический алгоритм. Этот инновационный подход позволил достичь более высокой эффективности и точности в определении степени токсичности наночастиц для различных типов клеток.
Ученые протестировали работу системы с помощью базы данных, созданной ранее другими исследователями. База содержит структурированные записи о ходе лабораторных опытов с различными наночастицами и клетками разных типов рака. Суммарно в ходе эксперимента было проанализировано 3700 образцов.
По словам первого автора статьи, аспиранта Сусан Джьякхво, нередко пациенты испытывают страдания в ходе противораковой терапии из-за побочных эффектов лекарств, которые не специально предназначены для раковых клеток. ИИ-платформа создана прежде всего для химиков-экспериментаторов, которые занимаются разработкой наночастиц для подобной терапии. Исследователи смогут тестировать уже имеющиеся образцы для практического использования в условиях клиники.
Стоит отметить, что эта новая модель также может значительно упростить работу биологов в поисках новых лекарственных препаратов. Она позволяет изучать выборочное воздействие наночастиц на определенные линии раковых клеток без необходимости проведения избыточных экспериментов. Это дает возможность сэкономить время и ресурсы, а также ускорить процесс разработки новых препаратов.
В настоящее время ученые работают над адаптацией этой системы подбора наночастиц для борьбы с бактериальными и грибковыми инфекциями. Исследователи верят, что такой подход может значительно помочь преодолеть проблему устойчивости микроорганизмов к антибиотикам. Это может открыть новые перспективы в лечении инфекций и способствовать разработке более эффективных и безопасных методов борьбы с микроорганизмами.
Исследование проводилось в рамках программы «Приоритет-2030» Минобрнауки России.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Россия переходит на реактивные дроны: осенью под Орлом заработает крупнейший дронопорт в мире
По словам экспертов, запуски «Герани-5» из Орловской области полностью изменят правила в небе над Украиной...
Аномальное явление: почему землетрясение в Венесуэле вызвала слухи об НЛО?
Чем закончилась схватка экспертов и конспирологов? И чем на самом деле была эта аномалия?...
«Великое старение» США: почему власть пожилых угрожает Америке?
Профессор Мойн из Йеля уверен, что старики ведут Соединенные Штаты куда-то не туда...
«Парк юрского периода» был неправ: новая информация о тиранозаврах вас очень удивит
Маленькие яйца, детеныши размером с кошку и другие разоблачения голливудских мифов...
«Анадырь» для США: как СССР умудрился незаметно завезти ракеты на Кубу
Это была эталонная операция, которая показала, что советские военные способны на невозможное...
Генетическая загадка Арктики: что веками «ломало» ДНК народов Севера?
В крови этих людей ртути в семь раз больше нормы. Как северяне выдерживают такие отравления?...
Ядерные бомбы на орбите: найден способ обнаружить секретные заряды в космосе
Почему эксперты говорят, что орбитальная ядерная инспекция дальше гипотезы не сдвинется?...
Шестое чувство доказано учеными: почему от него зависит наше психическое здоровье?
Оказалось, мы постоянно «вслушиваемся» в себя, даже не подозревая об этом. И горе тому, у кого такой «слух» вдруг дает сбой...
Космос «сводит с ума» за 20 секунд: без гравитации мозг кардинально меняется, рассказали ученые
Если сознание способно столь радикально перестраиваться за треть минуты невесомости, что будет с ним через месяцы или годы?...
«Розовые рыцари» Антарктиды: удивительная история первой зимовки на Шестом континенте
Мало кто знает, что экспедиция осталась жива лишь благодаря «тайной» охоте...
Вот это поворот в истории: сарматы — вообще не потомки скифов
По словам ученых, это был настоящий демографический шок, когда один народ резко сменил другой...
Уран на завтрак и обед: в старой советской шахте обнаружены загадочные бактерии
По словам ученым, новое открытие может решить проблемы, связанные с радиацией...
Тайна «молочных морей»: что заставляет океан светиться? Ученые разводят руками
В ход пошли спутниковые наблюдения, но аномалия до сих пор до сих пор не раскрыта...