"Έξυπνη" ανακάλυψη φαρμάκων, με χρήση τεχνητής νοημοσύνης

Η δημιουργική τεχνητή νοημοσύνη (generative AI) μπορεί να σχεδιάσει μικρά μόρια ή πρωτεϊνες - στόχους με συγκεκριμένα ειδικά χαρακτηριστικά, που θα επιταχύνουν την ανακάλυψη νέων φαρμάκων. Σχετική πρόταση της ελληνικής νεοφυούς εταιρίας EUCLIA IKE, που αποτελεί τεχνοβλαστό του Εθνικού Μετσόβειου Πολυτεχνείου, απέσπασε το δεύτερο βραβείο στον πρόσφατο διαγωνισμό Start4Health του Κέντρου Ψηφιακής Καινοτομίας (CDI) της Pfizer, που εδρεύει στη Θεσσαλονίκη.

Ο Co-founder και CEO της startup, Παντελής Καρατζάς (φωτογραφία), μιλά στο iatronet.gr για την καινοτόμο πρόταση και για το πώς η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να επιταχύνει ως και 20% τον χρόνο και το κόστος της ανακάλυψης νέων φαρμάκων.

"Ένα νέο φάρμακο κοστίζει περίπου 2 δισεκατομμύρια για να ανακαλυφθεί (μέσο κόστος 1,7 με 2,6 δισ.), ενώ η διαδικασία διαρκεί περίπου 10 χρόνια. Η ΑΙ έρχεται και μας σχεδιάζει κάποια μόρια, τα οποία μπορούν δυνητικά να επιταχύνουν αυτόν τον κύκλο", αναφέρει και προσθέτει πως το μέγεθος της επιτάχυνσης είναι αντικείμενο συζήτησης, με τις εκτιμήσεις να κάνουν λόγο για μείωση χρόνου και κόστους που μπορεί να φτάσει ως και το 20%.

Πώς λειτουργεί

"Χρησιμοποιούμε την generative AI, η οποία έρχεται να μας προτείνει και να σχεδιάσει η ίδια κάποια μικρά μόρια ή πρωτεϊνες, με τα χαρακτηριστικά που εμείς θέλουμε. Θέλοντας για παράδειγμα να σχεδιάσουμε ένα μόριο για συγκεκριμένη πρωτεϊνη – στόχο ή ένα μόριο που θέλουμε να έχει π.χ. χαρακτηριστικά χαμηλής τοξικότητας, μπορεί η ΑΙ είτε να τα σχεδιάσει απευθείας και εν συνεχεία να αξιολογηθούν από έναν άνθρωπο ειδικό, είτε να τα αξιολογήσει ώστε να δούμε αν όντως πληροί τις προϋποθέσεις που θέλουμε", εξηγεί ο κ. Καρατζάς. Η πρόταση έχει πολλαπλές εφαρμογές και σε άλλα πεδία, όπως για παράδειγμα η ανακάλυψη ενός νέου ζιζανιοκτόνου για γεωργική χρήση. 

Η πρόταση της εταιρίας, η οποία απέσπασε τη διάκριση στον διαγωνισμό του CDI της Pfizer αφορά την ανάπτυξη μορίων που στοχεύουν σε συγκεκριμένες πρωτεϊνες - στόχους, οι οποίες εμπλέκονται σε διάφορους φαινότυπους διάφορων ασθενειών.

"Το ανθρώπινο πρωτέωμα αποτελείται από κάποιες δεκάδες χιλιάδες πρωτεϊνες, από τις οποίες μόνο το 10% επιδέχεται θεραπείας με μικρά μόρια και μόνο το 5% αυτού του 10% ξέρουμε ότι συμμετέχουν σε μια ασθένεια, μέσω της υπερέκφρασής τους", σημειώνει ο κ. Καρατζάς και συμπληρώνει: "Υπάρχουν κάποιες πρωτεϊνες, οι λεγόμενες partially disorded πρωτεϊνες, οι οποίες αποτελούν το 44% του ανθρώπινου πρωτεώματος και εμπλέκονται σε μια σειρά από ασθένειες, όπως οι νευροεκφυλιστικές (Αλτσχάιμερ κ.ά.), αλλά και καρκίνοι και ασθένειες του μυοκαρδίου. Για αυτές δεν υπάρχει θεραπεία. Η προσπάθεια που γίνεται είναι να σχεδιάσουμε μόρια για αυτές τις συγκεκριμένες πρωτεϊνες".

Τεχνοβλαστός του ΕΜΠ

Η EUCLIA ΙΚΕ δημιουργήθηκε το 2021 από ερευνητές της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ με σκοπό την αξιοποίηση προϊόντων λογισμικού που έχουν αναπτυχθεί στο πλαίσιο της δραστηριοποίησης της ομάδας σε Ερευνητικά προγράμματα.

Τα εξειδικευμένα εργαλεία που παρέχει ο τεχνοβλαστός μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υπολογιστική (insilico) πρόβλεψη ιδιοτήτων υλικών και φαρμάκων αλλά και πιθανών ανεπιθύμητων συνεπειών στην υγεία και το περιβάλλον. Συμβάλλουν ουσιαστικά στην εξοικονόμηση πόρων στους συγκεκριμένους βιομηχανικούς κλάδους, αφού επιταχύνουν τις διαδικασίες ανακάλυψης νέων αποτελεσματικών αλλά ταυτόχρονα ασφαλών κατά τη χρήση τους φαρμάκων, υλικών ή προϊόντων, ενώ ελαχιστοποιούν την ανάγκη διεξαγωγής πειραμάτων σε ζώα.

"Έχουμε δουλέψει αρκετά χρόνια σε διάφορα ευρωπαϊκά projects και μέσα απ΄ αυτά έχουμε διαμορφώσει κάποια προϊόντα τα οποία βοηθούν στην επιτάχυνση και χρήση τέτοιων μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης. Έχουμε αρκετά μοντέλα αξιολόγησης πάρα πολλών χαρακτηριστικών ενός μορίου, μια σειρά από μοντέλα σχεδιασμού μορίων και μια πλατφόρμα που συνοδεύει αυτά τα μοντέλα", σημειώνει ο κ. Καρατζάς και καταλήγει: "Μέσα από αυτή τη δραστηριότητα τα τελευταία χρόνια έχουμε καταφέρει να συμμετέχουμε σε μεγαλύτερους οργανισμούς και σε μεγαλύτερα consortiums, όπως για παράδειγμα το Safer World by Design και έχουμε δομήσει κάποιες συνεργασίες με εταιρίες από την Αγγλία και άλλα μέρη του κόσμου".