превод и редакция пан.бг















© ТАСС




Лечение чрез симулация: Каква ще бъде медицината до 2040 г.
Представете си: имате гастрит и отивате на лекар, който първо лекува не вас, а дигитално копие на вашия стомах, за да тества ефектите на лекарството и да избере най-добрия вариант за лечение. Нови лекарства се разработват с помощта на изкуствен интелект и се доставят директно в засегнатата тъкан, което прави страничните ефекти нещо от миналото. ТАСС съобщава за разработки, които ще променят подходите към лечението и разработването на лекарства.
Редакционен съвет на ТАСС
16 декември, 19:44 ч.
© ТАСС

Тази статия е част от специалния проект „Образ на бъдещето“ — той се фокусира върху технологии, които вече съществуват и ще продължат да се развиват бързо през следващите 10-15 години, променяйки живота на хората. Екип от учени от Центъра за прогнозиране на HSE ISSEK е подбрал ексклузивно за ТАСС ключови тенденции, включително невронни импланти, дигитални близнаци на органи и дори самовъзстановяващи се материали. За да постигне това, системата за анализ на големи данни iFORA анализира над 50 милиона документа: доклади от големи компании, експертни мнения и научни изследвания, публикувани от 2015 до 2025 г. ТАСС обсъди данните от изкуствения интелект с експерти и открои ключови тенденции в различни области, от развлекателната индустрия до медицината.

Революция в медицината и фармацевтиката

Медицината постепенно се трансформира от технологиите: изкуственият интелект вече „работи“ като асистент на лекаря – например, помага с документацията и води бележки по време на прегледите на пациентите. Един на всеки трима лекари в Московска област вече използва изкуствен интелект – най-често за анализ на документи, интерпретиране на резултати от тестове, търсене на информация в медицинска литература и други. Изкуственият интелект променя и диагностиката: той анализира ЯМР и КТ сканирания, рентгенови снимки, сърдечни изображения и дори открива болестта на Алцхаймер. Според Министерството на здравеопазването, изкуственият интелект се използва за анализ на медицински изображения в 85 региона в цялата страна.

Методите за медицински изследвания също се модернизират: докато преди експерименти са се провеждали in vitro или in vivo върху живи организми (насекоми, животни или хора), през 1989 г. се появява нова среда - in silico. Това е наименованието за експерименти, провеждани с помощта на компютърна симулация. С достатъчно информация за биологичен или химичен процес в човешкото тяло, учените могат да го възпроизведат, използвайки специализиран софтуер и сложни математически модели.

Например, руски изследователи от университета „Сириус“ са разработили система за лечение на хипертония. За целта те са създали „копия“ на две системи, които влияят върху регулирането на кръвното налягане в организма: сърдечно-съдовата и бъбречната система.



Програмата може да се използва за изчисляване на ефектите на различни лекарства върху реален пациент и въз основа на това може да се избере най-добрият вариант за лечение. Специалистите разработват и многостепенна мозъчна система за борба с епилепсията. Цифрови близнаци защитават здравето

Такива виртуални копия в момента се тестват, но в бъдеще те биха могли да станат основа за персонализирана медицина. За да се създаде дигитален близнак на орган или система на човек, би било достатъчно да се качат в програмата неговата медицинска история, резултати от изследвания и индивидуални характеристики. Разбира се, невъзможно е да се знае абсолютно всичко за пациента и да се създаде идеално точен модел: тялото има много различни параметри, които влияят върху протичането на заболяването.

Поставете се на мястото на лекар: пациентът има хипертония. Знаем ръста и теглото на пациента, но липсва известна информация – например данни за еластичността на кръвоносните му съдове. За да избере лечение, лекарят тества лекарството не върху един виртуален пациент, а върху цяла група дигитални близнаци – до 500 от тях: всички ще имат еднакъв ръст и тегло, но различна съдова еластичност. В крайна сметка лекарят ще избере лекарството, което е показало най-добри резултати в симулацията и е било ефективно за всички.

Лекарят ще разполага и с подробна информация: колко е понижило кръвното налягане лекарството, дали има странични ефекти, за които да се тревожите, и т.н. Понякога за лечение се използват множество лекарства – такива сложни ефекти върху тялото също могат да бъдат моделирани. Бъдещите промени в тялото също могат да бъдат реалистично предвидени. „Виртуалните пациенти ще ни позволят да видим как отделни показатели, като кръвното налягане, ще се променят с възрастта – след 5, 10 и дори 20 години“, обяснява Фьодор Колпаков, научен директор на програмата по компютърна биология в Изследователския център за генетика и науки за живота към университета Сириус.

Такива модели на цифрови близнаци се основават на сложни математически уравнения, които описват процесите в тялото. Колпаков обяснява, че различните модели могат да се комбинират помежду си. Една група учени създава цифров близнак на сърцето, друга на бъбреците, една трета на стомаха и те могат да бъдат комбинирани, като парчета Lego, за да се изградят все по-сложни системи.


Какво е предизвикателството?

Създаването на всеки дигитален близнак на конкретен орган или система отнема години на разработка. Но дори и така, симулирането на абсолютно всички процеси в човешкото тяло е практически невъзможно поради неговата сложност. Освен това, изчислителната мощност би била недостатъчна, поне засега. Ето защо специалистите не работят върху създаването на цели дигитални пациенти, а вместо това моделират специфични органни системи за лечение на специфични заболявания.

Други медицински тенденции

Според Артур Кадурин, директор на Центъра за разработване на лекарства, базирани на изкуствен интелект, AIDD в Института AIRI, изкуственият интелект вече се използва за проектиране на лекарствени структури, прогнозиране на техните физикохимични и биологични свойства и избор на лекарствени цели – структурите в тялото, към които лекарството е предназначено да се насочи. В близко бъдеще лекарства, разработени с помощта на изкуствен интелект, ще бъдат достъпни за човешка употреба. „Най-успешните молекули, създадени по този начин, вече са достигнали клинични изпитвания Фаза III, което означава, че скоро ще достигнат до пациентите“, обяснява специалистът. Освен това, използването на изкуствен интелект може да намали разходите за предклинични изследвания и „да ускори разработването на лекарства с две до три години в сравнение с традиционните подходи“, отбелязва Кадурин.

Сред обещаващите тенденции в медицината, експертите се фокусират и върху вътретелесното доставяне на лекарства – технологии, които позволяват лекарствата да се доставят директно до засегнатите клетки или тъкани. Тъй като лекарствата често не са селективни, а действат системно върху организма, те могат да причинят нежелани ефекти в допълнение към терапевтичния си ефект. Подобни технологии вече се използват например в терапията на рака. Според Филип Максимов, ръководител на Лабораторията за структурни и функционални изследвания на иновативни противотуморни средства в MIPT, различни методи за насочено доставяне ще се подобрят в близко бъдеще: от специализирани антитела, които действат само върху специфични клетки, като раковите клетки, до наночастици, които могат да се използват за „опаковане“ на лекарство, за да се забави елиминирането му от организма. „Различните технологии за насочено доставяне работят по-добре при различни заболявания, така че е вероятно различни методи да се използват едновременно“, обяснява експертът. Както отбелязва Максимов, механизмите за насочено доставяне на лекарства могат да се използват и за диагностика – тази област се изследва активно. Например, специализирани антитела вече помагат на лекарите да откриват рецидивиращи тумори след лечение на рак.

Дария Шчербакова



източник

ТАСС