Return to Video

Použitie umelej inteligencie pri objave nových antibiotík

  • 0:01 - 0:04
    Ako zničíme nový koronavírus?
  • 0:04 - 0:07
    Našimi najlepšími nástrojmi:
  • 0:07 - 0:09
    vedou a technológiou.
  • 0:10 - 0:13
    V mojom laboratóriu používame
    nástroje umelej inteligencie
  • 0:13 - 0:14
    a syntetickej biológie,
  • 0:14 - 0:17
    aby sme urýchlili
    boj proti tejto pandémii.
  • 0:18 - 0:20
    Pôvodným cieľom nášho tímu
  • 0:20 - 0:23
    bolo vyriešiť krízu
    rezistencie antibiotík.
  • 0:23 - 0:28
    Náš projekt sa snaží využiť
    silu strojového učenia na to,
  • 0:28 - 0:29
    aby sme doplnili náš arzenál antibiotík
  • 0:29 - 0:34
    a zabránili post-antibiotickej dobe,
    ktorá by zničila celý svet.
  • 0:34 - 0:37
    Podstatné však je,
    že rovnaká technológia sa môže použiť
  • 0:37 - 0:39
    pri hľadaní antivirotík,
  • 0:39 - 0:42
    ktoré by nám mohli pomôct v boji
    proti súčasnej pandémii.
  • 0:42 - 0:47
    Strojové učenie zásadne mení
    tradičný spôsob objavovania liekov.
  • 0:47 - 0:49
    Týmto spôsobom,
  • 0:49 - 0:51
    namiesto toho, aby sme krkolomne
    testovali efektivitu
  • 0:51 - 0:55
    tisícky existujúcich molekúk
    v laboratóriu ručne,
  • 0:56 - 1:01
    môžeme naučiť počítač preskúmať
    exponenciálne väčší priestor
  • 1:01 - 1:04
    všetkých možných molekúl,
    ktoré by sme mohli syntetizovať.
  • 1:04 - 1:10
    A preto namiesto toho,
    aby sme hľadali ihlu v kope sena,
  • 1:10 - 1:14
    môžeme využiť obrovskú výpočtovú silu,
  • 1:14 - 1:17
    a nájsť mnoho ihiel
    vo viacerých kopách naraz.
  • 1:18 - 1:20
    Máme za sebou prvé úspechy.
  • 1:21 - 1:26
    Nedávno sme použili strojové učenie
    pri objave nových antibiotík,
  • 1:26 - 1:29
    ktoré nám môžu pomôcť v boji
    proti bakteriálnym infekciám,
  • 1:29 - 1:33
    ktoré sa môžu objaviť súčasne
    s infekciou SARS-CoV-2.
  • 1:33 - 1:37
    Pred dvoma mesiacmi nám
    TED Audacious Project ponúkol prostriedky,
  • 1:37 - 1:40
    aby sme mohli rozšíriť náš záber,
  • 1:40 - 1:44
    a objavili sedem nových druhov antibiotík
  • 1:44 - 1:48
    účinných proti siedmim
    najsmrteľnejším patogénom na svete
  • 1:48 - 1:50
    v rozmedzí nasledujúcich siedmich rokov.
  • 1:50 - 1:52
    Aby som to uviedol do súvislostí:
  • 1:52 - 1:54
    Za posledných tridsať rokov
    nedošlo k objavu
  • 1:54 - 1:57
    ani jedného antibiotika novej triedy.
  • 1:58 - 2:02
    Zatiaľčo sa pri nových antibiotikách
    orientujeme na blízku budúcnosť,
  • 2:02 - 2:06
    nový koronavírus predstavuje
    smrteľnú hrozbu práve teraz.
  • 2:06 - 2:10
    A som rád, že vám môžem povedať,
    že rovnakú technológiu môžeme použiť
  • 2:10 - 2:13
    pri tvorbe lieku proti tomuto vírusu.
  • 2:13 - 2:15
    Ale ako to dosiahneme?
  • 2:15 - 2:18
    Vytvárame databázu skúšobných antivirotík
  • 2:18 - 2:24
    a s kolegami vkladáme tieto molekuly
    do buniek infikovaných SARS-CoV-2,
  • 2:24 - 2:28
    aby sme videli,
    ktoré z nich sú v boji efektívne.
  • 2:28 - 2:31
    Dáta potom použijeme
    na natrénovanie modelu strojového učenia,
  • 2:31 - 2:35
    ktorý nasadíme do databázy viac ako
    miliardy molekúl vytvorených in silico,
  • 2:35 - 2:40
    aby sme našli možné nové antivirotiká.
  • 2:40 - 2:43
    Budeme syntetizovať a testovať
    najlepšie výsledky
  • 2:43 - 2:46
    a posunieme ich na klinické testy.
  • 2:46 - 2:49
    Znie to neuveriteľne? Nemalo by.
  • 2:49 - 2:52
    Projekt tvorby antibiotík
    umelou inteligenciou je založený
  • 2:52 - 2:54
    na výsledkoch
    nášho konceptuálneho výskumu,
  • 2:54 - 2:58
    ktorý viedol k objavu nového
    širokospektrálneho antibiotika - halicin.
  • 2:58 - 3:01
    Halicin je veľmi účinný v boji
  • 3:01 - 3:05
    proti takmer všetkým rezistentným
    bakteriálnym patogénom,
  • 3:05 - 3:09
    vrátane nevyliečiteľných infekcií
    odolným voči všetkým antibiotikám.
  • 3:10 - 3:12
    Čo je podstatné, v porovnaní
    so súčasnými antibiotikami
  • 3:12 - 3:16
    je frekvencia, s akou si baktérie
    budujú rezistenciu voči halicinu,
  • 3:16 - 3:18
    pozoruhodne malá.
  • 3:18 - 3:22
    Laboratórne sme testovali
    schopnosť baktérie vybudovať si
  • 3:22 - 3:25
    rezistenciu voči halicinu
    a ciprofloxacínu.
  • 3:25 - 3:27
    V prípade ciprofloxacínu
  • 3:27 - 3:30
    sme spozorovali rezistenciu
    už po jednom dni.
  • 3:30 - 3:32
    V prípade halicinu
  • 3:32 - 3:34
    sme nespozorovali rezistenciu
    po jednom dni.
  • 3:34 - 3:38
    Úžasné je, že ani po 30 dňoch
  • 3:38 - 3:40
    sa rezistencia voči halicinu nepotvrdila.
  • 3:41 - 3:47
    V tomto pilotnom projekte sme otestovali
    okolo 2 500 antivirotík proti E.coli.
  • 3:47 - 3:50
    Testovaná vzorka
    obsahovala známe antibiotiká
  • 3:50 - 3:52
    ako ciprofloxacín a penicilín,
  • 3:52 - 3:54
    ako aj mnoho iných liekov,
    ktoré nie sú antibiotiká.
  • 3:55 - 3:58
    Tieto dáta sme použili
    na trénovanie modelu,
  • 3:58 - 4:02
    aby si osvojil molekulárne vlastnosti
    potrebné na boj proti baktériám.
  • 4:02 - 4:05
    Potom sme ho použili
    v databáze nových účinkov liekov,
  • 4:05 - 4:07
    ktorá obsahuje niekoľko tisíc molekúl,
  • 4:07 - 4:10
    a zadali sme mu úlohu,
    aby identifikoval molekuly
  • 4:10 - 4:13
    s možnými antibakteriálnymi účinkami,
  • 4:13 - 4:15
    ktoré však nevyzerajú
    ako existujúce antibiotiká.
  • 4:16 - 4:21
    Prekvapujúco, len jedna molekula
    v databáze splnila tieto podmienky,
  • 4:21 - 4:24
    a tou molekulou bol halicin.
  • 4:24 - 4:28
    Keďže halicin nevyzerá ako žiadne
    doposiaľ existujúce antibiotikum,
  • 4:28 - 4:31
    bolo by pre človeka,
    dokonca aj pre odborníka v tejto oblasti,
  • 4:32 - 4:34
    nemožné identifikovať
    halicin týmto spôsobom.
  • 4:34 - 4:39
    Predstavte si, ako by sme túto technológiu
    mohli použiť na boj proti SARS-CoV-2.
  • 4:40 - 4:41
    A to nie je všetko.
  • 4:41 - 4:44
    Používame nástroje syntetickej biológie,
  • 4:44 - 4:47
    zasahujeme do DNA
    a iných bunkových mechanizmov,
  • 4:47 - 4:51
    aby sme tak mohli pomôcť
    v boji (aj) proti COVID-19.
  • 4:51 - 4:54
    A za zmienku stojí,
    že pracujeme na vývoji rúška,
  • 4:54 - 4:58
    ktorý by mohol slúžiť
    ako rýchly diagnostický test.
  • 4:58 - 5:00
    Ako to funguje?
  • 5:00 - 5:01
    Dokázali sme,
  • 5:01 - 5:04
    že môžeme vybrať
    bunkový mechanizmus zo živej bunky,
  • 5:04 - 5:08
    sublimačne ho vysušiť na kúsku papiera
    spolu s RNA senzormi,
  • 5:08 - 5:13
    a vytvoriť tak lacný diagnostický test
    na ebolu a ziku.
  • 5:14 - 5:18
    Senzori sa aktivujú rehydratáciou
  • 5:18 - 5:22
    prostredníctvom napríklad
    ľudskej krvi alebo slín.
  • 5:22 - 5:25
    Zistili sme, že táto technológia
    nie je obmedzená len na papier,
  • 5:25 - 5:28
    ale môže byť použitá
    na iných materiáloch, vrátane látok.
  • 5:29 - 5:31
    V prípade pandémie COVID-19
  • 5:31 - 5:35
    vyberáme RNA senzory
    na identifikáciu vírusu,
  • 5:35 - 5:38
    tie spolu s potrebným bunkovým
    mechanizmom sublimačne vysušíme
  • 5:38 - 5:40
    a aplikujeme do látky určenej na rúška.
  • 5:41 - 5:43
    Už len samotné dýchanie
  • 5:43 - 5:46
    a vodná para, ktorá pritom vzniká,
  • 5:46 - 5:47
    dokáže test aktivovať.
  • 5:48 - 5:52
    Ak je pacient infikovaný SARS-CoV-2,
  • 5:52 - 5:54
    rúško vyšle fluorescenčný signál,
  • 5:54 - 5:58
    ktorý môže detekovať
    aj jednoduché a lacné ručné zariadenie.
  • 5:59 - 6:03
    Za hodinu či dve môžeme
    pacienta diagnostikovať
  • 6:03 - 6:06
    bezpečne, presne a na diaľku.
  • 6:07 - 6:09
    Syntentickú biológiu používame
  • 6:09 - 6:12
    aj na vytvorenie
    možnej vakcíny na COVID-19.
  • 6:13 - 6:16
    Hľadáme nové liečebné účely BCK vakcíny,
  • 6:16 - 6:19
    ktorá sa takmer sto rokov
    používa proti tuberkulóze.
  • 6:19 - 6:20
    Je to živá oslabená vakcína,
  • 6:20 - 6:25
    ktorú transformujeme tak,
    aby vytvorila antigény SARS-CoV-2,
  • 6:25 - 6:28
    ktoré by mali spustiť produkciu
    ochranných protilátok
  • 6:28 - 6:29
    imunitným systémom.
  • 6:29 - 6:32
    Dôležitý je fakt, že BCG vakcína
    je veľmi dobre škálovateľná
  • 6:32 - 6:37
    a je jednou z najbezpečnejších
    zo všetkých známych vakcín.
  • 6:38 - 6:43
    S pomocou syntentickej biológie
    a umelej inteligencie
  • 6:43 - 6:46
    môžeme boj s novým koronavírusom vyhrať.
  • 6:47 - 6:50
    Sme vo veľmi počiatočnom štádiu,
    ale výsledky sú sľubné.
  • 6:51 - 6:54
    Veda a technológia nám dávajú veľkú výhodu
  • 6:54 - 6:57
    pri boji ľudského rozumu
    s génmi rezistentných baktérií.
  • 6:57 - 7:00
    A tento boj môžeme vyhrať.
  • 7:00 - 7:02
    Ďakujem.
Title:
Použitie umelej inteligencie pri objave nových antibiotík
Speaker:
Jim Collins
Description:

Pred pandémiou koronavírusu prepojil biomedicínsky inžinier Jim Collins a jeho tím silu umelej inteligencie a syntetickej biológie, aby odvrátili blížiacu sa hrozbu - existenciu baktérií rezistentných voči (takmer) všetkým antibiotikám. Collins vysvetľuje, ako sa prispôsobili novej situácii a začali s vývojom sérií nástrojov a antivirotík na boj proti COVID-19. Hovorí o ich plánoch objaviť sedem nových tried antibiotík v rozmedzí nasledujúcich siedmich rokov. (Tento ambiciózny plán je súčasťou The Audacious Project - TED iniciatívy, ktorej úlohou je inšpirovať a financovať zmeny vo svete).
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
07:15

Slovak subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.