Sådan vil israelske forskere bruge kunstig intelligens til at redde kræftpatienter

Kunstig intelligens (AI) diskuteres globalt og mulighederne er uanede.

På sundhedsområdet er AI ved at revolutionere behandlingen af patienter og kan afhjælpe det stigende behov for flere “varme hænder” og redde flere patienter med alvorlige diagnoser.

I går kunne MIFF fortælle at en israelsk mand i 50’erne undersøgt i rutine CT-scanning efter længerevarende periode med kraftig hovedpine, blev reddet takket være AI. Takket være et nyt program, der bruger AI, kom der en tidlig advarsel om at manden muligvis have en hjerneblødning. Den tidlige varsel betød at israelske læger hurtigt kunne hasteoprerer manden og redde hans liv.

Nu kan MIFF fortælle at israelske forskere har fundet frem til nye behandlingsmetoder mod kræft, skriver Jerusalem Post.

Professor i biomedicinsk teknik, Yosi Shamay, og hans team ved Technion (Israel Institute of Technology) i Haifa har gjort betydelige fremskridt med ved hjælp af nye tilgang i kræftbehandling.

Baseret på det nye koncept meta-synergi, har teamet udviklet et effektivt AI værktøj, der gør det muligt at finde de mest effektive lægemiddelkombinationer.

I kræftbehandlinger bruges der ofte kombinationsterapi – dvs. at flere lægemidler arbejder sammen i synergi for at kunne bekæmpe en tumor mere effektivt, end de ville hvis brugt hver for sig. Den nye tilgang kan også forhindre tumoren i at udvikle resistens over for behandlingen.

Shamays team er gået skridtet videre og har fundet frem til, hvordan bestemte lægemiddelkombinationer, kan gøre mere end blot at arbejde sammen biologisk for at angribe tumoren. Lægemidlerne samler sig også kemisk i kombinerede nanopartikler. Forskerne beskriver synergien af synergieffekter som meta-synergi, dvs. en samarbejdsmæssig interaktion, der giver et mere effektivt resultat end standard-synergi. Nanolægemidlerne er især effektive ved målrettet behandling af kræftceller og tumorer, samtidig giver de også færre bivirkninger for patienten.

Teamet har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Journal of Controlled Release i artiklen Prediction of cancer nanomedicines self-assembled from meta-synergistic drug pairs. Forskningen blev udført ved Shamay Lab for Cancer Nanomedicine and Nanoinformatics. Forskningen blev ledet af medicinstuderende Dana Meron Azagury, hvis fokus har ligget på biologi og kemi-siden, mens kandidatstuderende Ben Friedmann, stod for udvikling af AI-modellen.

Teamets AI-system bruger tekstudvinding til at indsamle data om biologiske synergier fra offentliggjorte videnskabelige artikler og samler de par, det finder, i en omfattende database. Derefter forudsiger systemet, hvilke lægemiddelkombinationer der kan kemisk selv-samles eller forenes for at danne nanopartikler.

AI-modellen samler lægemidler baseret på deres biologiske kompatibilitet og potentiale for at danne nanopartikler sammen, hvilket fører til effektive meta-synergetiske lægemiddelkombinationer. Systemet leverer også input til et online værktøj, der identificerer de mest lovende lægemiddelkombinationer til forskellige typer kræft. I skrivende stund, har systemet foreslået 1.985 lægemiddelkombinationer til synergistiske nanomediciner, der kan bruges i behandlingen af 70 forskellige typer kræft.

Systemet har eksempelvis opdaget en meget effektiv lægemiddelkombination til behandling af hoved-hals-kræft. De to lægemidler, bortezomib og cabozantinib, er allerede godkendt til kræftbehandling – det første til blodkræft, det andet til lever-, nyre- og skjoldbruskkirtelkræft. Kombinationen af de to lægemidler, har vist sig at være effektiv og give færre bivirkninger end hvis lægemidlerne blev brugt hver for sig.

– Udviklingen af meta-synergi på nanometerniveau er en meget kompleks udfordring. Det kræver introduktionen af mindst to lægemidler samtidig i samme leveringssystem, der vil føre dem til rette sted i kroppen. Vores forskning har vist – både i en beregningsmæssig demonstration (ved brug af kemoinformatik og AI) og i live-eksperimenter, at vores foreslåede kombination leder lægemidlerne ind i tumoren og frigiver dem der. Den form for kræftbehandling er meget effektiv. Ud over den specifikke kombination vi har præsenteret i vores videnskabelige artikel, tror vi på at konceptet om meta-synergi kan føre til flere gennembrud i kampen mod kræft, siger Shamay.