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Punti chiave
- Una nuova ricerca mostra che gli scienziati hanno sviluppato l'intelligenza artificiale per trovare nuovi usi per i farmaci esistenti, un processo noto anche come riproposizione dei farmaci.
- La riconversione dei farmaci può ridurre il lasso di tempo normalmente necessario per ottenere l'approvazione di nuovi farmaci, nonché ridurre il rischio associato ai test di sicurezza di nuovi farmaci.
- Questo processo è già stato utilizzato per accelerare lo sviluppo di farmaci correlati a COVID-19.
Una nuova ricerca pubblicata all'inizio di questo mese dalla Ohio State University (OSU) mostra che gli scienziati hanno raggiunto il successo utilizzando un metodo di apprendimento automatico per determinare se determinati farmaci possono essere riutilizzati o meno per nuovi usi. Questo processo sviluppato dai ricercatori è un progresso importante, dato che può identificare più rapidamente farmaci candidati che possono essere riproposti per trattare una serie di malattie, secondo il rapporto pubblicato suNature Machine Intelligenceil 4 gennaio.
"Questo lavoro mostra come l'intelligenza artificiale (AI) possa essere utilizzata per 'testare' un farmaco su un paziente e accelerare la generazione di ipotesi e potenzialmente accelerare una sperimentazione clinica", l'autore senior dello studio Ping Zhang, PhD, un assistente professore di computer la scienza e l'ingegneria e l'informatica biomedica presso l'OSU, ha affermato in un comunicato stampa. "Ma non sostituiremo mai il medico: le decisioni sui farmaci saranno sempre prese dai medici".
La riconversione dei farmaci, ovviamente, non è una novità. Un esempio? Le iniezioni di Botox, che sono state approvate per la prima volta per il trattamento degli occhi incrociati, sono state utilizzate come trattamento per l'emicrania e anche esteticamente per ridurre l'aspetto delle rughe. Lo studio OSU si è concentrato sul riutilizzo di farmaci che prevengono l'insufficienza cardiaca e l'ictus nei pazienti con malattia coronarica, ma ha dimostrato che il quadro potrebbe essere applicato alla maggior parte delle malattie.
Secondo il National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), l'uso dell'intelligenza artificiale da parte dello studio accelera un processo che era già stato progettato per ridurre il lasso di tempo necessario per ottenere l'approvazione di nuovi farmaci.
"Molti agenti approvati per altri usi sono già stati testati sugli esseri umani, quindi sono disponibili informazioni dettagliate sulla loro farmacologia, formulazione e potenziale tossicità", osserva il sito web dell'NCATS. "Poiché il riutilizzo si basa su precedenti sforzi di ricerca e sviluppo, nuove terapie candidate potrebbero essere pronte rapidamente per gli studi clinici, accelerando la loro revisione da parte della Food and Drug Administration e, se approvata, la loro integrazione nell'assistenza sanitaria".
Secondo il comunicato stampa, la riconversione dei farmaci può anche ridurre il rischio associato ai test di sicurezza di nuovi farmaci.
Che cosa significa per te
In futuro, con l'aiuto dell'IA, il riutilizzo dei farmaci potrebbe essere un processo più rapido e semplificato. L'approvazione di farmaci come il remdesivir per COVID-19 potrebbe essere un processo più rapido.
Come vengono identificati i farmaci da riutilizzare?
Prima di immergersi nei benefici del riutilizzo di farmaci, Zhang e i suoi co-ricercatori dello studio OSU hanno affermato che il "gold standard" nei test antidroga è ancora studi clinici randomizzati per determinare l'efficacia di un farmaco contro una malattia.
"[Ma] l'apprendimento automatico può spiegare centinaia - o migliaia - di differenze umane all'interno di una vasta popolazione che potrebbero influenzare il modo in cui la medicina agisce nel corpo", osserva il comunicato stampa. "Questi fattori, o fattori di confondimento, che vanno dall'età, dal sesso e dalla razza alla gravità della malattia e alla presenza di altre malattie, funzionano come parametri nell'algoritmo del computer di apprendimento profondo su cui si basa il framework".
La procedura per identificare i farmaci da riutilizzare prevede che un laboratorio sviluppi prima un "saggio", un processo che gli consentirà di monitorare l'efficacia del composto, dice Pek Lum, PhD, co-fondatore e CEO di Auransa, un'azienda farmaceutica basata sull'intelligenza artificiale. Ottimo.
"Una libreria di composti già lanciati (potrebbero essere decine di migliaia) che possono essere riutilizzati verrà vagliata (testata) per l'efficacia utilizzando il test", spiega Lum. “Una volta che un farmaco riproposto viene identificato attraverso uno schermo, sarà ulteriormente testato in laboratorio per l'efficacia nell'uso proposto. In alcuni casi, se il composto è già stato testato in precedenza in studi clinici con un profilo di sicurezza accettabile per un'indicazione simile o in caso di emergenze come la pandemia, potrebbe entrare direttamente in studi clinici senza la necessità di mostrare animali preclinici di nuovo la sicurezza. "
Mentre i farmaci riproposti dovranno ancora essere sottoposti a studi clinici per dimostrare l'efficacia nel nuovo uso, Lum afferma che il riprogrammazione del farmaco è un modo molto utile per avviare un programma farmacologico "in quanto può abbreviare molti passaggi necessari o per lo meno , si dovrebbe essere in grado di conoscere il farmaco riproposto attraverso i dati generati in precedenza ".
Riutilizzo per COVID-19
Se ti stai chiedendo se la riproposizione di farmaci possa essere utilizzata o meno per accelerare il processo di prevenzione e trattamento di COVID-19, la risposta è sì, e lo è già.
"Lo sforzo per identificare i farmaci già lanciati che possono essere riutilizzati per COVID-19 è iniziato all'inizio della pandemia", dice Lum. “I laboratori hanno iniziato a testare farmaci antivirali già noti contro COVID-19 [utilizzando il processo di screening] di cui sopra. Ad esempio, remdesivir è stato testato e si è dimostrato efficace nei test rilevanti per COVID-19 e le prove per testarlo sono state messe in moto molto rapidamente ".
Stephen T.C. Wong, PhD, professore di informatica, medicina dei sistemi e bioingegneria in oncologia presso lo Houston Methodist Research Institute, concorda, aggiungendo che Remdesivir è un farmaco originariamente progettato per combattere l'Ebola.
"Questo esempio non implica alcune sofisticate analisi dell'IA a causa dell'emergenza delle situazioni COVID-19 che richiedono azioni rapide e immediate, ma segue comunque i quattro passaggi nel riposizionamento dei farmaci", dice Wong a Verywell.
In che modo l'IA aiuta?
Wong sottolinea che l'intelligenza artificiale copre spazi di ricerca di farmaci candidati molto più ampi rispetto ai singoli ricercatori o medici.
"A livello macro, l'intelligenza artificiale può aiutare a identificare i tempi e il dosaggio giusti per somministrare in modo efficiente un farmaco riproposto", afferma. "Ad esempio, attraverso l'estrazione di cartelle cliniche elettroniche, l'intelligenza artificiale può identificare la" firma "di esiti negativi lungo la sequenza temporale del ricovero e guidare la distribuzione delle risorse (ad es. Ventilatori) e la tempistica dell'applicazione di diverse terapie".
A livello micro, "l'intelligenza artificiale può aiutare a comprendere le biomolecole coinvolte nella causa e nel trattamento della malattia, generando una migliore corrispondenza tra farmaci riposizionati e proteine bersaglio e identificando potenziali effetti collaterali negativi", afferma Wong.
Nel complesso, l'essenza dell'IA, afferma Wong, è che può ampliare uno spazio di ricerca di farmaci candidati oltre le capacità umane, nonché "analizzare e quantificare" i dati che possono portare a un migliore processo decisionale e al riposizionamento dei farmaci per migliorare la salute umana.
