domenica 17 maggio 2015

INTELLIGENZA ARTIFICIALE: IL ROBOT SCIENTIFICO "EVE" POTREBBE FAVORIRE LA RICERCA FARMACEUTICA...


 cam.ac.uk 
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"Eve", l'intelligence artificiale, 'scienziato robot' potrebbe velocizzare la scoperta di nuovi farmaci  rendendo i costi di ricerca molto più economici, affermano i ricercatori che scrivono sulla rivista Royal Society Interface. La squadra ha dimostrato il successo dell'approccio come Eva scoperto che un composto dimostrato di avere proprietà anti-cancro potrebbe essere utilizzato anche nella lotta contro la malaria.
"[Intelligenza artificiale di Eve] riduce costi, incertezza, e tempi di percorrenza degli screening sui farmaci, ed ha il potenziale per migliorare la vita di milioni di persone in tutto il mondo" Steve Oliver
Scienziati robot sono una naturale estensione del trend di maggiore coinvolgimento di automazione nel campo della scienza. Essi possono sviluppare in modo automatico e testare ipotesi per spiegare le osservazioni, esperimenti condotti utilizzando la robotica di laboratorio, interpretare i risultati di modificare le loro ipotesi, e poi ripetere il ciclo, l'automazione di  alta-processività  in hyphotesis-led di ricerca.  Scienziati robot sono adatti anche per la registrazione e conservazione dei dati di conoscenza scientifica: come ad esempio, sono concepiti ed eseguiti gli esperimenti automaticamente dal computer, è possibile catturare completamente e curare tutti gli aspetti del processo scientifico in digitale. 

Nel 2009, "Adam", uno 'scienziato robot'  sviluppato dai ricercatori delle Universities of Aberystwyth and Cambridge, divenne la prima macchina a scoprire autonomamente nuove conoscenze scientificheLo stesso team ha ora sviluppato "Eve", con sede presso la University of Manchester, il cui scopo è quello di accelerare il processo di scoperta di nuovi farmaci e di renderlo più economico. Nello studio pubblicato oggi, descrivono come il robot può aiutare a identificare nuovi e promettenti farmaci candidati per la malaria e le malattie tropicali trascurate come la malattia del sonno africana e il morbo di Chagas


"Le malattie tropicali, sono trascurate dalla ricerca, sono un flagello per l'umanità, si infettano centinaia di milioni di persone , e ne muoiono milioni ogni anno, " dice il professor Steve Oliver del Centro di Biologia a Cambridge il Systems Biology Centre and the Department of Biochemistry at the University of Cambridge . "Sappiamo che cosa provocano queste malattie e che possiamo, in teoria, attaccare i parassiti che lo causano utilizzando farmaci molecolari. Ma il costo e la velocità di scoperta di nuovi farmaci e il ritorno economico li rendono poco attraenti per l'industria farmaceutica."  
"'Eve' sfrutta la sua intelligenza artificiale per imparare dai primi successi nelle sue schermate per selezionare composti che hanno un'alta probabilità di essere attivi contro il bersaglio prescelto dal farmaco. Viene utilizzato un sistema di screening intelligente, basato su lievito geneticamente modificato. Questo permette a 'Eve' di escludere i composti tossici per le cellule e selezionare quelli che bloccano l'azione della proteina parassita lasciando qualsiasi proteina umana equivalente indenne. Questo riduce costi, incertezza, e il tempo necessari per gli screening dei farmaci, che ha il potenziale per migliorare la vita di milioni di persone in tutto il mondo."  
" 'Eve' è stata progettata per automatizzare la progettazione di farmaci in fase iniziale. In primo luogo, si mette alla prova sistematicamente ciascun componente di un grande insieme di sostanze in modalità standard con la forza bruta di uno screening di massa convenzionale. I composti sono proiettati contro test destinati ad essere costruiti automaticamente e possono essere generati molto più velocemente e più a buon mercato rispetto ai test su misura dell'attuale standard. Ciò consente di applicare vari tipi di dosaggio, un uso più efficiente delle strutture di screening da effettuare, in modo da aumentare la probabilità di una scoperta con un dato budget."


Il sistema robotico di 'Eve' è in grado di fare lo screening a oltre 10.000 composti al giorno. Tuttavia, semplice da automatizzare, lo screening di massa è ancora relativamente lento e lo spreco delle risorse nell'ambito di ogni composto della libreria è collaudato. E' anche poco intelligente, in quanto fa uso di ciò che viene appreso durante lo screening. 

Per migliorare questo processo, 'Eve' sceglie in modo casuale un sottoinsieme dalla libreria per trovare composti che superano la prima analisi; qualsiasi 'successo' viene  ri-testato più volte per ridurre la probabilità di falsi positivi. Prendendo questa serie di successi confermati, 'Eve' utilizza statistiche di apprendimento automatico per prevedere nuove strutture che potrebbero marcare meglio i contro dosaggi. Anche se al momento non ha la capacità di sintetizzare tali composti, le future versioni del robot potrebbero potenzialmente incorporare questa funzionalità. 

Il professore di biotecnologie, Ross Kingpresso il Manchester Institute of Biotechnology at the University of Manchester, dice: "Ogni industria ora beneficia di automazione e la scienza non fa eccezione. Portando la macchina all'auto-apprendimento renderebbe questo processo intelligente - piuttosto che con un approccio 'forza bruta' - potrebbe accelerare notevolmente il progresso scientifico e potenzialmente trarne enormi benefici

Per verificare la fattibilità di un tale approccio, i ricercatori hanno sviluppato l'analisi e targeting sulla molecola chiave dei parassiti responsabili di malattie come la malaria, la malattia di Chagas e la schistosomiasi e testato nei confronti di questi una biblioteca di circa 1.500 composti clinicamente approvati. Attraverso questo, 'Eve' ha dimostrato che un composto che è stato precedentemente esaminato come un farmaco anti-cancro inibisce una molecola chiave nota come DHFR nel parassita della malaria. I farmaci che inibiscono questa molecola sono attualmente utilizzati regolarmente per la protezione contro la malaria, e sono dati a più di un milione di bambini; tuttavia, l'emergere di ceppi di parassiti resistenti ai farmaci esistenti significa che la ricerca di nuovi farmaci sta diventando sempre più urgente.

"Nonostante notevoli sforzi, nessuno è stato in grado di trovare un nuovo antimalarico e che gli obiettivi DHFR sono in grado di passare le sperimentazioni cliniche ", aggiunge il professor King. "La scoperta di 'Eve' potrebbe essere ancora più significativa di una semplice dimostrazione di un nuovo approccio alla scoperta di nuovi farmaci". La ricerca è stata sostenuta dal Biotechnology & Biological Sciences Research Council and the European Commission
ovvero il Consiglio di Ricerca di Biotecnologia e Scienze Biologiche della Commissione europea. 


Riferimenti
 Williams, K. e Bilsland, E. et al. Cheaper faster drug development validated by the repositioning of drugs against neglected tropical diseases  . Interface; 4 Feb 2015.


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