Wissenschaftler, die an Krebsbehandlungen arbeiten, untersuchen den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI), um die Entwicklungszeit von Medikamenten zu verkürzen. Die Forschung könnte unzählige Leben retten, indem sie dabei hilft, die tödliche Krankheit vorherzusagen und zu behandeln.
Mindestens zwei Forschungs- und Entwicklungsteams – eines am London Institute of Cancer Research (ICR) und ein weiteres an der University of Virginia (UVA) – erforschen unabhängig voneinander KI-Lösungen für die medizinische Wirkstoffforschung. Während sich das eine Team auf die Entwicklung neuer Medikamente konzentriert, untersucht das andere Möglichkeiten, alte Medikamente gegen neue Krankheiten einzusetzen.
Bahnbrechende KI-„Fingerabdruck“-Technologie
Ein Team von ICR-Wissenschaftlern hat kürzlich eine KI-„Fingerabdruck“-Technologie vorgestellt, die erfolgreich vorhersagen kann, wie Krebszellen auf neue Medikamente reagieren werden. Zunächst musste das Team herausfinden, wie man ein KI-Modell trainiert dieses Typs – frühere KI-Tools wurden anhand von 2D-Bildern trainiert, die die Form einer Zelle nicht vollständig erfassen. Ihre Lösung kombiniert Mikroskopie der nächsten Generation mit geometrischem Deep Learning. Damit analysierten sie fast 100.000 3D-Bilder von Zellen mit Melanom-Hautkrebs.
Ihren Tests zufolge erzielte die neue KI-Technologie eine Trefferquote von 99,3 %, wenn sie das auf Krebszellen angewendete Medikament vorhersagte. Dazu untersucht sie die 3D-Form der Zelle und überwacht die Veränderungen, die nach der Verabreichung des Medikaments auftreten. Ihre Forschung belegt nicht nur, dass KI die mit Melanomen und Krebsmedikamenten verbundenen biochemischen Veränderungen erkennen kann, sondern ihr Tool identifiziert auch Proteine, die für die Entwicklung neuer Krebsmedikamente genutzt werden könnten. Die KI-Technologie könnte sogar zur Behandlung anderer Krankheiten eingesetzt werden.
LogiRX im Einsatz
Unterdessen entwickelte ein Team an der School of Medicine der UVA LogiRX, ein computergestütztes KI-Tool, das die für die Entwicklung medizinischer Behandlungen für neu entdeckte Krankheiten benötigte Zeit verkürzen soll. Ähnlich wie die vom ICR entwickelte Technologie erreicht es dies, indem es die Auswirkungen verschiedener Medikamente auf unterschiedliche biologische Prozesse vorhersagt.
Frühe Tests haben in dem als Escitalopram bekannten Antidepressivum bereits einen potenziellen Kandidaten zur Vorbeugung von Herzinsuffizienz entdeckt. Unter der Leitung des UVA-Professors für Biomedizintechnik Jeffrey Saucerman analysierte das Team insgesamt 62 Medikamente. LogiRX sagte bei sieben davon nicht beabsichtigte Wirkungen voraus, von denen sich zwei letztlich bestätigten.
„KI beschleunigt viele Aspekte der Medikamentenentwicklung, aber bei der Vermittlung des erforderlichen Verständnisses dafür, wie diese Medikamente im Körper wirken, hat sie weniger Fortschritte gemacht“, erklärte Saucerman gegenüber Medical XPress. „LogiRx ist ein Schritt dahin, KI mit dem vorhandenen Wissen darüber zu verbinden, wie Zellen funktionieren, um neue Einsatzmöglichkeiten für alte Medikamente zu finden.“
Die beiden Arten von KI-Modellen die vom ICR und der UVA entwickelt werden, versprechen viel für die Zukunft medizinischer KI- und Gesundheitssysteme auf der ganzen Welt.