Здоровье

Insilico Medicine использует AI для разработки лекарства от коронавируса

Американский стартап Insilico Medicine (Роквилл, Мэриленд) использует искусственный интеллект для поиска молекулярных соединений, которые можно использовать как основу лекарства против коронавируса. За четыре дня нейросеть Insilico нашла тысячи молекулярных соединений для потенциальных лекарств против вируса. Разработчики сообщили, что синтезируют и протестируют 100 наиболее перспективных прототипов лекарств, а также создадут полную библиотеку новых молекулярных структур для возможного использования в медицине в будущем.

Чрезвычайная ситуация, возникшая в мире в связи с распространением коронавируса 2019-nCoV, стала отправной точкой для компаний, работающих в сфере биомедицинских технологий, а также фармацевтических организаций, которые стараются максимально сократить время на создание вакцин и лекарств для борьбы с возникающими пандемиями. Идея заключается в том, чтобы найти и протестировать новые методы лечения, включив их в клинические испытания на людях в течение всего одной-двух недель, а не нескольких лет. Биотехнологическая компания Gilead заключила соглашение с пекинской больницей о срочном тестировании на людях существующего противовирусного препарата ремдесивир в Ухане, эпицентре вспышки коронавируса. Руководство Insilico Medicine сообщило, что в процессе анализа множества вариантов молекулярных соединений было решено использовать фермент – 3C-подобную протеазу – который выполняет важную функцию в размножении коронавируса. Insilico выбрали именно эту мишень отчасти потому, что она имеет схожесть с другими вирусными протеазами, структуры которых ранее уже были изучены и картированы, а также потому, что у компании был доступ к модели 3C-подобной протеазы 2019-nCoV. Её разработала Зихе Рао (Zihe Rao), известный специалист по структурам вирусных белков из Шанхайского технического университета.

С 31 января 2020 года Insilico начала использовать 28 различных моделей машинного обучения для разработки новых малых молекул, которые могут связываться с 3C-подобной протеазой и блокировать её размножение. Некоторые модели ML применяют генеративно-состязательные сети (GAN), именно этот тип обучения машин используется для создания deep fake или информационной цифровой фабрикации. В данном случае, вместо создания реалистичных поддельных видео нейросеть генерирует новые молекулы, которые сформируют правильную структуру для связывания с протеазой.

Insilico также использует ML для фильтрации конструкций молекул, создаваемых GAN. Нейросеть отбирает только самые эффективные варианты химических соединений, отбрасывая те, которые непригодны для создания лекарств. Специальные фильтры показывают, что набор молекул, генерируемых нейросетью, не похож на уже существующие структуры. Ни одна молекула, созданная интеллектуальной системой, не совпадает с другой больше, чем на 70%.

Компания Insilico опубликовала документ с подробным описанием своего исследования на бесплатном репозитории bioRxiv, поддерживаемом некоммерческим исследовательским фондом Cold Spring Harbor Laboratory (Лонг-Айленд, Нью-Йорк). В настоящее время стартап привлек венчурные инвестиции в размере 50 млн.долларов. С целью разработки лекарств от коронавируса Insilico сотрудничает с фармацевтическим гигантом GSK и китайской компанией Jiangsu Chia Tai Fenghai Pharmaceutical.