Ένας εργένης φυσικός έφερε επανάσταση στον χώρο του φαρμάκου με την τεχνητή νοημοσύνη

Η διαδρομή από την πανδημία στο εμβόλιο σε μόλις ένα χρόνο ήταν ένα φαρμακευτικό κατόρθωμα που κάποιος μπαίνει στον πειρασμό να θεωρήσει δεδομένο. Αλλά η αλήθεια παραμένει ότι ένα τυπικό φάρμακο απαιτεί περισσότερο από μια δεκαετία για να σχεδιαστεί, να δοκιμαστεί και να εγκριθεί. Ακόμα κι αν στο εργαστήριο γνωρίζουν ποιο μόριο να στοχεύσουν για τη θεραπεία μιας ασθένειας, συχνά χρειάζονται αρκετά χρόνια για να βελτιστοποιήσουν τη χημεία ενός φαρμάκου πριν προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές. Αλλά οι ερευνητές χρησιμοποιούν τώρα την τεχνητή νοημοσύνη για να επιταχύνουν τμήματα αυτής της διαδικασίας. Το ίδιο είδος τεχνολογίας που αναγνωρίζει το πρόσωπό σας ή συμπληρώνει αυτόματα τα email σας μπορεί ενδεχομένως να προσθέσει χρόνια στη ζωή σας, λένε οι ειδικοί. Ένας “τύπος” ο Alex Zhavoronkov ισχυρίζεται πως αυτό το κατάφερε και νιώθει περήφανος.

Η Insilico είναι μέρος ενός συνόλου εταιρειών που στοιχηματίζουν στην τεχνητή νοημοσύνη ως την “επόμενη καταπληκτική επανάσταση” στη βιολογία. Ο Alex Zhavoronkov ασχολείται με την τεχνητή νοημοσύνη για περισσότερο από μια δεκαετία.Το 2016, ο προγραμματιστής και φυσικός χρησιμοποιούσε την τεχνητή νοημοσύνη για να κατατάξει τους ανθρώπους με βάση την εμφάνιση τους και να ταξινομήσει τις φωτογραφίες διαφόρων γατών στο youtube. 

Τώρα λέει ότι η εταιρεία του, η Insilico Medicine, δημιούργησε το πρώτο “αληθινό φάρμακο τεχνητής νοημοσύνης” που έχει προχωρήσει σε μια δοκιμή για το εάν μπορεί να θεραπεύσει μια θανατηφόρα πνευμονική πάθηση στον άνθρωπο.
“Ο Zhavoronkov λέει ότι το φάρμακό του είναι ιδιαίτερο επειδή το λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης όχι μόνο βοήθησε στην ανακάλυψη του “στόχου” μέσα σε ένα κύτταρο για αλληλεπίδραση, αλλά και καθόρισε τη χημική δομή του φαρμάκου.”

Οι δημοφιλείς μορφές τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να σχεδιάσουν εικόνες και να απαντήσουν σε ερωτήσεις. Ωστόσο, “Υπάρχει μια αυξανόμενη προσπάθεια να πείσουμε την τεχνητή νοημοσύνη να δημιουργήσει θεραπείες για ανίατες ασθένειες.

Αυτό μπορεί να είναι ο λόγος που ο Jensen Huang, πρόεδρος της Nvidia, ισχυρίζεται ότι η ‘ψηφιακή βιολογία’ θα είναι η ‘επόμενη καταπληκτική επανάσταση‘ για την τεχνητή νοημοσύνη.” “Αυτό θα είναι εντελώς ένα από τα μεγαλύτερα κατορθώματα”, είπε. “Για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία, η βιολογία έχει την ευκαιρία να είναι μηχανική, όχι επιστήμη”.

Η ελπίδα για την τεχνητή νοημοσύνη είναι ότι το λογισμικό μπορεί να κατευθύνει τους ερευνητές σε νέες θεραπείες που δεν θα είχαν σκεφτεί ποτέ μόνοι τους. Όπως ένα chatbot που μπορεί να δώσει ένα περίγραμμα για μια εργασία, η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε να επιταχύνει τις αρχικές φάσεις της ανακάλυψης νέων θεραπειών, παρουσιάζοντας προτάσεις για το ποιοι στόχοι πρέπει να χτυπηθούν με φάρμακα και πώς μπορεί να είναι αυτά τα φάρμακα.

Ο Zhavoronkov λέει ότι και οι δύο προσεγγίσεις χρησιμοποιήθηκαν για την εύρεση του υποψηφίου φαρμάκου της Insilico, του οποίου η γρήγορη πρόοδος – χρειάστηκαν 18 μήνες για να συνθέσουν τη δομή  και να ολοκληρώσουν τις δοκιμές σε ζώα – αποτελεί απόδειξη ότι η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να επιταχύνει την ανακάλυψη φαρμάκων.

Σύννεφο μανιταριών

Ξεκινώντας πριν από περίπου 10 χρόνια, η βιοτεχνολογία είδε ένα πλήθος νέων εταιρειών που υποσχόνταν να χρησιμοποιήσουν την τεχνητή νοημοσύνη για να επιταχύνουν τις έρευνες για φάρμακα, συμπεριλαμβανομένων κολλοσών όπως η Recursion Pharmaceuticals και, πιο πρόσφατα, η Isomorphic Labs, ένα spin-out του τμήματος DeepMind της Google.
Φουσκωμένες από την επικρατούσα διαφημιστική εκστρατεία γύρω από την τεχνητή νοημοσύνη, αυτές οι εταιρείες συγκέντρωσαν περίπου 18 δισεκατομμύρια δολάρια μεταξύ 2012 και 2022, σύμφωνα με το Boston Consulting Group (BCG).

Η Insilico, η οποία παραμένει ιδιωτική και δραστηριοποιείται στην Ταϊβάν και την Κίνα, χρηματοδοτείται με περισσότερα από 400 εκατομμύρια δολάρια από την εταιρεία ιδιωτικών μετοχών Warburg Pincus και τον συνιδρυτή του Facebook Eduardo Saverin, μεταξύ άλλων.

Το πρόβλημα που προσπαθούν να λύσουν είναι όμως παλαιό. Μια πρόσφατη έκθεση εκτίμησε ότι οι κορυφαίες φαρμακευτικές εταιρείες στον κόσμο ξοδεύουν 6 δισεκατομμύρια δολάρια για έρευνα και ανάπτυξη για κάθε νέο φάρμακο που εισέρχεται στην αγορά, εν μέρει επειδή τα περισσότερα υποψήφια φάρμακα αποτυγχάνουν. Και η διαδικασία συνήθως διαρκεί τουλάχιστον 10 χρόνια.

Το αν η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί πραγματικά να κάνει αυτήν την αναζήτηση φαρμάκων πιο αποτελεσματική είναι ακόμα αβέβαιο. Μια άλλη έρευνα της BCG, από το 2022, διαπίστωσε ότι οι βιοτεχνολογίες “ενσωματωμένες στην τεχνητή νοημοσύνη” (αυτές που εστιάζουν στην τεχνητή νοημοσύνη ως κεντρικό στοιχείο της έρευνάς τους) προκάλεσαν ένα “εντυπωσιακό” κύμα νέων ιδεών για φάρμακα. Οι ερευνητές κατέγραψαν 160 υποψήφιες χημικές ουσίες που δοκιμάζονταν σε κύτταρα ή ζώα και άλλες 15 σε πρώιμες δοκιμές σε ανθρώπους.

Ο μεγάλος απολογισμός υποδηλώνει ότι τα φάρμακα που προκύπτουν από την χρήση υπολογιστών μπορεί να γίνουν κοινό κτήμα. Αυτό που η BCG δεν μπόρεσε να διαπιστώσει είναι αν τα φάρμακα με την δυνατότητα τεχνητής νοημοσύνης προχωρούν ταχύτερα από τον συμβατικό ρυθμό, παρόλο που επεσήμανε ότι “μία από τις μεγαλύτερες ελπίδες για την ανακάλυψη φαρμάκων με την δυνατότητα τεχνητής νοημοσύνης είναι… μια επιτάχυνση… σε χρονοδιαγράμματα”. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχουν αρκετά δεδομένα για να το επιβεβαιώσουμε, καθώς κανένα φάρμακο τεχνητής νοημοσύνης δεν έχει ολοκληρώσει το ταξίδι προς την έγκριση.

Αυτό που είναι αληθές είναι ότι ορισμένες χημικές ουσίες που προκύπτουν από την χρήση υπολογιστών πωλούνται για μεγάλα ποσά. Το 2022, η εταιρεία Nimbus πούλησε μια πολλά υποσχόμενη χημική ουσία σε έναν ιαπωνικό κολοσσό φαρμάκων για 4 δισεκατομμύρια δολάρια. Είχε χρησιμοποιήσει υπολογιστικές προσεγγίσεις για να σχεδιάσει την ένωση, αν και όχι αυστηρώς τεχνητή νοημοσύνη (το λογισμικό της μοντελοποιεί τη φυσική του τρόπου με τον οποίο τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους). Επιπλέον, πέρυσι, η Insilico πούλησε ένα υποψήφιο φάρμακο που είχε αρχικά προταθεί από την τεχνητή νοημοσύνη σε μια μεγαλύτερη εταιρεία, την Exelixis, για 80 εκατομμύρια δολάρια. Ο Zhavoronkov δηλώνει: “Αυτό δείχνει ότι οι άνθρωποι είναι πρόθυμοι να πληρώσουν πολλά χρήματα. Η δουλειά μας είναι να είμαστε ένα εργοστάσιο φαρμάκων”.

Ο Διευθύνων Σύμβουλος 24/7

 Όπως κάθε startup, η προσπάθεια που κατέβαλε ο ιδρυτής της εταιρείας μπορεί να έχει κάποια σχέση με τα μέχρι τώρα αποτελέσματά της. Ο Zhavoronkov, Λετονός και Καναδός πολίτης που είναι συν-διευθυντής σύμβουλος της εταιρείας, αποκαλεί τον εαυτό του “εργασιομανής 24/7” με πλούσιο αρχείο επιστημονικών δημοσιεύσεων και η εταιρεία του συνεχώς εκδίδει δελτία τύπου με νέες ανακαλύψεις προς τους δημοσιογράφους.

Βρίσκει χρόνο να γράφει ένα blog στο Forbes, σχολιάζοντας συχνά την παράταση της ανθρώπινης ζωής, την οποία θεωρεί το απόλυτο ενδιαφέρον του. Σε μια πρόσφατη ανάρτηση με τίτλο “Ο Kardashian της Μακροζωίας”, εξέτασε την παρουσία των μέσων κοινωνικής δικτύωσης του Bryan Johnson, ενός επιχειρηματία του οποίου η “ανοικτή αναζήτηση για προσωπική μακροζωία” περιελάμβανε μεταγγίσεις αίματος από τον γιο του.

Ο Zhavoronkov έχει επίσης σημάδια από την ενεργή συμμετοχή του. Κατά τη διάρκεια μιας συνέντευξης, σήκωσε το μανίκι του για να αποκαλύψει πολλές ουλές – σημάδια από τρύπες που έμειναν δίνοντας τον ιστό του για την κατασκευή βλαστοκυττάρων.
“Ο μόνος μου στόχος στη ζωή είναι να παρατείνω την υγιή και παραγωγική μακροζωία. Δεν είμαι παντρεμένος και δεν έχω παιδιά”, δηλώνει. “Απλώς κάνω αυτό”.

Ο Zhavoronkov έχει μια ιστορία στην εφαρμογή προηγμένων μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης από πολύ νωρίς. Ξεκίνησε την Insilico το 2014, λίγο μετά την έναρξη της επιτυχίας της τεχνητής νοημοσύνης στην αναγνώριση εικόνων μέσω των λεγόμενων μοντέλων βαθιάς μάθησης. Αυτή η νέα προσέγγιση ανατρέπει τις παλαιότερες τεχνικές ταξινόμησης εικόνων και εργασιών.
Ο Zhavoronkov αρχικά έλαβε προσοχή – και ένα μερίδιο αντιδράσεων – για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης που προέβλεπαν την ηλικία των ανθρώπων και ένα πρόγραμμα που κατέτασσε τους ανθρώπους βάσει της εμφάνισής τους. Το λογισμικό του για διαγωνισμούς ομορφιάς, το Beauty.AI, αποδείχθηκε ότι ήταν ένα πρώιμο παράδειγμα προκατάληψης της τεχνητής νοημοσύνης όταν κρίθηκε για την επιλογή ελάχιστων  ατόμων με σκούρο δέρμα.

Ωστόσο, μέχρι το 2016, η εταιρεία του πρότεινε μια “γεννετική” προσέγγιση για τη δημιουργία νέων φαρμάκων. Αυτές οι μέθοδοι παραγωγής μπορούν να δημιουργήσουν νέα δεδομένα – όπως σχέδια, απαντήσεις ή τραγούδια – με βάση παραδείγματα στα οποία έχουν εκπαιδευτεί, όπως γίνεται με την εφαρμογή Gemini της Google. Με ένα βιολογικό στόχο, όπως μια πρωτεΐνη, το λογισμικό της Insilico, γνωστό ως Chemistry42, χρειάζεται περίπου 72 ώρες για να προτείνει χημικές ουσίες που μπορούν να αλληλεπιδράσουν με αυτήν. Αυτό το λογισμικό είναι επίσης διαθέσιμο προς πώληση και χρησιμοποιείται από πολλές μεγάλες φαρμακευτικές εταιρείες.

Τον Μάρτιο του 2024, η Insilico δημοσίευσε μια μελέτη στο Nature Biotechnology που παρουσιάζει ένα υποψήφιο φάρμακο για την ιδιοπαθή πνευμονική ίνωση. Το άρθρο περιγράφει πώς το λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης πρότεινε έναν πιθανό στόχο (μια πρωτεΐνη που ονομάζεται TNIK) και αρκετές χημικές ουσίες που θα μπορούσαν να παρεμβαίνουν σε αυτόν, με ένα από αυτά να δοκιμάζεται σε κύτταρα, ζώα και τελικά σε ανθρώπους σε αρχικές δοκιμές ασφαλείας.

Ο Zhavoronkov και η Insilico έχουν προσελκύσει την προσοχή για τον τρόπο που χρησιμοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη στην ανάπτυξη φαρμάκων. Οι παρατηρητές χαρακτηρίζουν το έργο τους ως μια ολοκληρωμένη επίδειξη του πώς η AI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέων θεραπειών. Σύμφωνα με τον Timothy Cernak, επίκουρο καθηγητή Ιατρικής Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, η ανακοίνωση αυτή πραγματικά αποτελεί ένα εξαιρετικό παράδειγμα της δυνατότητας της τεχνητής νοημοσύνης στον τομέα της φαρμακευτικής έρευνας.

Η Insilico έχει ήδη προχωρήσει σε δοκιμές Φάσης ΙΙ για το φάρμακο που ανέπτυξε, με το ενδιαφέρον να επικεντρώνεται στην αποτελεσματικότητά του σε ασθενείς με πνευμονική νόσο. Αυτό αναμένεται να παράσχει σημαντικές πληροφορίες για την πιθανή χρησιμότητα του φαρμάκου στη θεραπεία της νόσου.

Ωστόσο, ορισμένοι παρατηρητές υπογραμμίζουν ότι ο νεφελώδης ορισμός της τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να καθιστά δύσκολο να επιβεβαιωθεί αν πράγματι πρόκειται για το πρώτο φάρμακο τεχνητής νοημοσύνης που έχει φτάσει τόσο μακριά. Αυτό δεν αναιρεί τον σημαντικό ρόλο που παίζει η τεχνητή νοημοσύνη στη διαδικασία ανάπτυξης φαρμάκων, αλλά υπογραμμίζει τη σημασία της αντικειμενικής και αξιόπιστης αξιολόγησης των επιδόσεών της.

Ο Chris Gibson, Διευθύνων Σύμβουλος της Recursion Pharmaceuticals, απέρριψε τον ισχυρισμό του Zhavoronkov ότι το φάρμακο της Insilico είναι το πρώτο αληθινό φάρμακο τεχνητής νοημοσύνης που έχει φτάσει σε τόσο προχωρημένο στάδιο ανάπτυξης. Αναφέρει ότι υπάρχουν πολλά προγράμματα φαρμάκων που χρησιμοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη σε διάφορα στάδια ανάπτυξης, και προβάλλει τη σημασία της χρήσης της AI σε πολλές πτυχές της ανακάλυψης φαρμάκων.

Επίσης, υπογραμμίζει ότι η εύρεση υποψήφιων φαρμάκων δεν είναι το μόνο εμπόδιο στην ανάπτυξη φαρμάκων, αλλά και οι αποτυχημένες κλινικές δοκιμές αποτελούν σημαντικό παράγοντα. Επισημαίνει την περίπτωση της εταιρείας Benevolent AI, η οποία απέλυσε 180 άτομα  προσωπικό και περιόρισε τις εργασίες της λόγω αποτυχημένων κλινικών δοκιμών παρά την αρχική διαφήμιση της ως “μηχανή ανακάλυψης φαρμάκων με δυνατότητα AI”.

Όσον αφορά το φάρμακο που ανέπτυξε η Insilico, ο Zhavoronkov συμφωνεί ότι η προέλευσή του από έναν υπολογιστή δεν εγγυάται την επιτυχία του. Εξισώνει την κατάσταση με την Tesla, η οποία μπορεί να έχει εντυπωσιακή επιτάχυνση στην αρχή αλλά εξακολουθεί να υφίσταται τους κινδύνους της αγοράς.«Είναι σαν Tesla. Το αρχικό 0 έως 60 είναι πολύ γρήγορο, αλλά μετά κινείστε με την ταχύτητα της κυκλοφορίας», λέει. «Και ακόμα μπορείς να αποτύχεις».

Ο Zhavoronkov εμπιστεύεται το όνειρό του για το πρόγραμμα φαρμάκων, φιλοδοξεί να συνεχίσει να προχωρά και να βοηθήσει τους πνευμονικούς ασθενείς. Επιπλέον, ελπίζει ότι μπορεί ακόμη και να προσφέρει ένα αντίδοτο στις καταστροφές της γήρανσης. Με αυτόν τον τρόπο, ελπίζει να γίνει ήρωας στον τομέα της ιατρικής, προσδίδοντας σημασία όχι μόνο στην τεχνητή νοημοσύνη αλλά και στην ανθρώπινη αντιμετώπιση των προβλημάτων υγείας. Με αυτά τα λόγια, επιδιώκει να αφήσει ένα θετικό και διαχρονικό ίχνος στον χώρο της ιατρικής, αντί να είναι γνωστός μόνο για την τεχνολογική καινοτομία τους.
«Τότε είσαι ήρωας», λέει. «Δεν θέλω καν να με θυμούνται για την AI. Θέλω να με θυμούνται για το πρόγραμμα που χρησιμοποίησε την ΑΙ».