EUGENIUSZ JAROSIK
AI ZMIENIA FARMACJĘ
Nowoczesne technologie, miedzy innymi te, które nazwano sztuczną inteligencją (AI - Artificial Intelligence), zapoczątkowały rewolucję przemysłową 4.0 (termin ten po raz pierwszy pojawił się w roku 2011 podczas międzynarodowej imprezy Hannover Messe). Trzy poprzednie rewolucje związane były z wynalezieniem maszyny parowej, linii produkcyjnej oraz komputera. Obecnie pogłębiające się zmiany społeczne, przemysłowe i technologiczne skupione są na podnoszeniu poziomu cyfryzacji i rozwijaniu coraz bardziej zaawansowanych technologii dla naszego życia codziennego, także w aptece. Te bezprecedensowe w dziejach rozwoju myśli ludzkiej dokonania nieodwracalnie zmieniają medycynę i farmację.
Czwarta rewolucja przemysłowa jest podstawą cyfrowej transformacji nowoczesnej firmy, która w swoich strukturach organizacyjnych integruje różne technologie wspomagające: Internet rzeczy (IoT - Internet of Things, czyli system urządzeń elektronicznych umożliwiający automatyczną komunikację i wymianę danych za pomocą sieci, czyli bez ingerencji człowieka), przetwarzanie w chmurze, sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe. Zwiększona automatyzacja zapewnia lepszą jakość oraz prowadzi do nowego poziomu wydajności i responsywności wobec klientów. Zalety tych systemów dobrze poznali właściciele aptek, którzy zainstalowali w nich Inteligentne Magazyny Farmaceutyczne. „Robot w znacznym stopniu zmienia formułę apteki, jaką znaliśmy do tej pory. Wprowadza wiele udogodnień i ułatwień dla osób w niej pracujących. Nie zastępuje jednak farmaceuty i nie taki jest jego cel – to urządzenie wspomaga aptekarza w pracy i uwalnia go od czasochłonnych czynności, takich jak szukanie leków w magazynie. Obliczyliśmy, że czas wydania leków skrócił się nawet trzykrotnie” – ocenia mgr farm. Jarosław Janusik, wielkopolski farmaceuta, który robot apteczny, zaprojektowany przez polskich konstruktorów, umieścił w swojej aptece w Turku (vide „Inteligentny robot w aptece”, „Farmacja Wielkopolska”, nr 18).
zdjęcie: pixabay
Szczególnie silne emocje w ostatnich latach wzbudza intensywny rozwój badań nad zastosowaniem tzw. sztucznej inteligencji (termin zaproponował John McCarthy, amerykański informatyk, laureat Nagrody Turinga, w 1956 r. na konferencji w Dartmouth). Cyfrowe bliźniaki (Digital Twins), wirtualna i rozszerzona rzeczywistość (Virtual Reality, Augmented Reality), wielkie modele językowe, takie jak Chat GPT, w równym stopniu wywołują entuzjazm, jak i niepokój tych, którzy są świadomi zagrożeń związanych z AI. Technologie cyfrowe powinny wspomagać człowieka w sposób bezpieczny i odpowiedzialny. Niepokoić musi zwłaszcza ten etap rozwoju sztucznej inteligencji, w którym osiągnie ona poziom przewyższający zdolności człowieka. Wielu ekspertów uważa, że istnieje pięćdziesięcioprocentowe prawdopodobieństwo na osiągnięcie przez sztuczną inteligencję „ludzkiego poziomu” jeszcze przed rokiem 2040 (https://nickbostrom.com/papers/survey.pdf).
Technologia nie jest ani dobra, ani zła. To człowiek dokonuje oceny etycznej różnych rozwiązań cyfrowych, w zależności od celów, do których je wykorzystuje. Sztuczna inteligencja ma potencjał, którym można posłużyć się w obszarze medycyny i farmacji. W maju tego roku w czasopiśmie „Nature Chemical Biology” opublikowano wyniki badań naukowców z McMaster University i Massachusetts Institute of Technology (MIT), którzy wykorzystali sztuczną inteligencję do odkrycia nowego antybiotyku, umożliwiającego zwalczania śmiercionośnego, lekoopornego patogenu Acinetobacter baumannii. Infekcja tą bakterią jest częstym zakażeniem wewnątrzszpitalnym u pacjentów wymagających dużej ilości procedur inwazyjnych, zwłaszcza tych, którzy przebywają na oddziałach intensywnej terapii. Zakażenie u takich pacjentów może często prowadzić do sepsy. Światowa Organizacja Zdrowia uznała A. baumannii za jedną z najniebezpieczniejszych na świecie bakterii opornych na antybiotyki.
Badania nad nowym antybiotykiem przeciwko A. baumannii okazało się wyzwaniem. Aby stworzyć skuteczny antybiotyk, naukowcy musieli najpierw „wyszkolić” AI. W tym celu przeprowadzili testy tysięcy leków ukazujących ich działanie na A. baumannii, dzięki czemu zapoznali sztuczną inteligencję z dokładną strukturą chemiczną tych preparatów. Sprawdzono około 7500 cząsteczek pod kątem tych, które hamowały wzrost A. baumannii in vitro. Sieć neuronowa otrzymała też od naukowców listę 6680 związków o nieznanej skuteczności. Na podstawie przedstawionych informacji AI w ciągu półtorej godziny stworzyła krótką listę substancji mogących skuteczne działać na bakterię. Wśród 240 przetestowanych przez naukowców związków wcześniej wytypowanych przez AI badacze znaleźli aż dziewięć potencjalnie skutecznych antybiotyków, między innymi abaucynę. Była ona w stanie skutecznie zabijać bakterie pobrane z próbek zakażonych pacjentów oraz sprawdzała się w leczeniu zakażonych ran myszy, które zostały poddane eksperymentom. Ponadto okazało się, że abaucyna wykazuje działanie selektywne, zwalczając tylko A. baumannii, bez ryzyka oddziaływania na inne gatunki bakterii, w tym pożyteczne bakterie jelitowe. Jest to kluczowe odkrycie, które oznacza, że patogen ma mniejsze prawdopodobieństwo szybkiego rozwinięcia lekooporności.
„Ta praca potwierdza korzyści płynące z uczenia maszynowego w poszukiwaniu nowych antybiotyków” — mówi Jonathan Stokes, główny autor artykułu opublikowanego w „Nature Chemical Biology” i adiunkt na Wydziale Biomedycyny i Biochemii McMaster University. „Wiemy, że modele algorytmiczne działają, teraz pozostaje kwestia szerokiego zastosowania tych metod w celu skuteczniejszego i tańszego odkrywania nowych antybiotyków” -podkreśla James J. Collins, profesor inżynierii medycznej i nauk ścisłych w MIT, współautor ww. artykułu.
Powyższe odkrycie jest dowodem na to, jak znaczącą rolę sztuczna inteligencja może odegrać w rozwoju medycyny i farmacji. Nie zmienia to faktu, że ludzkość musi szybko znaleźć sposób na kontrolowanie tej technologii, zanim stanie się ona niemożliwa do opanowania. Rozwój technologii zwykle wyprzedza regulacje prawne i kodeksy etyczne. Stąd potrzeba pogłębienia badań nad etyką sztucznej inteligencji, a także stworzenia regulacji, które określą ramy prawne dla AI. Obecnie są one przedmiotem prac zarówno w USA, jak i Unii Europejskiej, gdzie AI Act ma wejść w życie w 2025 r.
Artykuł opublikowany został w numerze 23 "Farmacji Wielkopolskiej"
Link do numeru: https://www.woia.pl/news/0/4/