一種新的人工智能（AI）工具通過重新定位現(xiàn)有藥物，為超過17000種罕見疾病找到了潛在治療方法，加速了藥物發(fā)現(xiàn)進(jìn)程，為全球數(shù)百萬患者帶來了希望。（圖片來源：哈佛醫(yī)學(xué)院）

罕見和未確診的疾病影響著全球超過3億人，造成了巨大的人類和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。這些疾病雖然各自罕見，但集體構(gòu)成了巨大的健康挑戰(zhàn)。盡管需求迫切，但只有5%到7%的這些疾病有FDA批準(zhǔn)的藥物，許多患者缺乏有效的治療選擇。

由哈佛醫(yī)學(xué)院研究人員開發(fā)并在《自然醫(yī)學(xué)》期刊上發(fā)表的一項(xiàng)突破性人工智能工具提供了一個新的途徑來解決這一差距。這種名為TxGNN的AI模型展示了前所未有的潛力，可以為罕見和被忽視的疾病發(fā)現(xiàn)療法。

TxGNN是一種基于圖的AI模型，專門用于藥物重新定位。與傳統(tǒng)方法僅關(guān)注已有療法的疾病不同，這個工具通過分析疾病的共享特征來識別新的藥物候選物。它使用包括基因組信息、細(xì)胞信號數(shù)據(jù)和臨床記錄在內(nèi)的龐大數(shù)據(jù)庫，建立疾病與潛在治療之間的聯(lián)系。

“借助這個工具，我們旨在跨疾病譜系識別新的療法，”哈佛醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)助理教授Marinka Zitnik說，“對于罕見和被忽視的疾病，這個模型可以幫助彌補(bǔ)造成嚴(yán)重健康不平等的差距。”

在初步試驗(yàn)中，TxGNN檢查了近8000種FDA批準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)性藥物，識別了超過17000種疾病的潛在用途。它的預(yù)測還包括可能的副作用和禁忌癥，提供了增強(qiáng)醫(yī)生信心的透明度。

重新定位現(xiàn)有藥物為療法開發(fā)提供了更快且更具成本效益的途徑。許多藥物具有超出其原始目標(biāo)的效果，其中一些效果在最初的臨床試驗(yàn)中未被發(fā)現(xiàn)。隨著時間的推移，近30%的FDA批準(zhǔn)藥物獲得了額外的適應(yīng)癥，有些獲得了眾多新的用途。

“我們過去依賴運(yùn)氣和偶然性，而不是策略，這限制了藥物發(fā)現(xiàn)僅限于已有藥物存在的疾病，”Zitnik解釋道?！凹词故浅Ｒ娂膊?，新藥也可能為某些患者提供副作用更少或療效更好的替代方案。”

TxGNN的表現(xiàn)優(yōu)于領(lǐng)先的藥物重新定位AI模型，在識別藥物候選物方面準(zhǔn)確性提高了近50%，在預(yù)測禁忌癥方面表現(xiàn)更好，提高了35%。這種性能通過120萬份患者記錄和各種實(shí)驗(yàn)任務(wù)得到了驗(yàn)證。

例如，該模型成功識別了三種訓(xùn)練中未遇到的罕見疾病的潛在治療方法：一種神經(jīng)發(fā)育障礙、一種結(jié)締組織疾病和一種影響水平衡的遺傳病。

使TxGNN脫穎而出的是其“解釋器”功能，該功能為預(yù)測提供了詳細(xì)的理由。這種透明度使模型更接近人類臨床推理，提供多步醫(yī)療知識路徑供臨床醫(yī)生審查?！斑@種推理和解釋的能力增強(qiáng)了對模型建議的信任，”Zitnik指出。

此外，該工具的預(yù)測通常與現(xiàn)有的非標(biāo)簽用途一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了其可靠性。例如，在一個任務(wù)中，TxGNN識別出了能夠靶向致病通路中蛋白質(zhì)的小分子。這些發(fā)現(xiàn)不僅與當(dāng)前的醫(yī)學(xué)知識一致，還突顯了該模型發(fā)現(xiàn)新治療途徑的潛力。

TxGNN的影響遠(yuǎn)不止于罕見疾病。對于已有治療的疾病，該模型可以識別副作用更少或療效更好的替代方案。通過重新定位具有已知安全性的藥物，TxGNN加速了臨床應(yīng)用的路徑，繞過了從頭開發(fā)新藥的漫長而昂貴的過程。

研究團(tuán)隊(duì)已免費(fèi)提供該工具，鼓勵臨床科學(xué)家探索其能力。幾個罕見疾病基金會已經(jīng)與該團(tuán)隊(duì)合作，為那些治療選擇有限或沒有治療選擇的疾病尋找潛在治療方法。

雖然TxGNN識別的療法仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，但該模型在藥物重新定位方面的空前能力代表了醫(yī)學(xué)上的重大進(jìn)步?！拔覀冊谶@里看到了人工智能減少全球疾病負(fù)擔(dān)的前景，”Zitnik說。“為現(xiàn)有藥物找到新的用途更快、更具成本效益，并有可能拯救無數(shù)生命。”

(全文結(jié)束)

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網(wǎng)址: 研究人員利用人工智能幫助重新定位藥物治療罕見疾病 http://m.gysdgmq.cn/newsview1137304.html