Tekoälyn tutkimuksen ja kehittämisen keskus.
Tekoäly ennustaa luotettavasti, miten eri lääkeyhdistelmät tappavat syöpäsoluja
Suomessa kehitetyn koneoppimismenetelmän avulla syöpäsairauksia voitaisiin hoitaa nykyistä tehokkaammin.
Eri lääkkeiden yhdistäminen on usein tehokkain ja turvallisin tapa hoitaa syöpäpotilaita. Nyt Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston ja Turun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet koneoppimismenetelmän, joka ennustaa tarkasti, miten erilaisten lääkkeiden yhdistelmät tappavat syöpäsoluja.
Pitkälle edenneen syövän hoidossa erilaisten hoitomenetelmien yhdistäminen on yleensä välttämätöntä. Syöpäleikkauksen lisäksi potilasta hoidetaan usein sädehoidolla, lääkehoidolla tai molemmilla. Eri lääkkeitä myös yhdistetään niin, että yhdistelmässä olisi mukana eri soluihin eri tavoin vaikuttavia lääkeaineita.
Yhdistäminen paitsi parantaa hoidon tehoa myös vähentää usein sen haittoja, jos yksittäisten lääkkeiden annostusta pystytään pienentämään. Toimivien lääkeaineyhdistelmien seulominen kokeellisesti on kuitenkin hidasta ja kallista. Siksi yhdistelmähoidon edut jäävät usein saavuttamatta.
Uutta koneoppimismenetelmää koulutettiin suurella datajoukolla, joka saatiin aiemmista lääkeaineiden ja syöpäsolujen välistä yhteyttä selvittäneistä tutkimuksista. Arvostetussa julkaistut tutkimustulokset kertovat, että malli löysi lääkkeiden ja syöpäsolujen väliltä sellaisia yhteyksiä, joita ei havaittu yksinkertaisemmilla malleilla.
”Koneen oppima malli on itse asiassa koulumatematiikasta tuttu polynomifunktio, mutta erittäin monimutkainen sellainen. Malli antaa erittäin tarkkoja tuloksia. Esimerkiksi niin kutsutun korrelaatiokertoimen arvot olivat kokeissamme yli 0,9. Se viittaa erinomaiseen luotettavuuteen”, Aalto-yliopiston professori Juho Rousu kertoo.
Kokeellisissa mittauksissa korrelaatiokerrointa 0,8-0,9 pidetään luotettavana. Usein se jää kuitenkin niissä sen alle.
Hyötyä myös muiden sairauksien hoidossa
Menetelmä ennustaa tarkasti, miten tietty lääkeaineyhdistelmä tuhoaa syöpäsoluja, vaikka juuri sen yhdistelmän vaikutusta kyseiseen syöpätyyppiin ei olisi aiemmissa laboratorio tutkimuksissa testattu.
”Tämä auttaa syöpätutkijoita valitsemaan, mitä lääkeaineyhdistelmiä kannattaa valita tuhansien vaihtoehtojen joukosta jatkotutkimuksiin”, sanoo tutkija Tero Aittokallio Suomen molekyylilääketieteen instituutista FIMMistä, joka on osa Helsingin yliopistoa.
Samaa menetelmää voitaisiin hyödyntää myös muiden kuin syöpäsairauksien kohdalla. Tällöin malli täytyisi opettaa uudelleen datalla, joka liittyy kyseiseen sairauteen. Menetelmällä voitaisiin tutkia esimerkiksi sitä, miten eri antibioottiyhdistelmät vaikuttavat bakteeritulehduksiin tai miten tehokkaasti eri lääkeaineyhdistelmät tappavat soluja, joihin SARS-Cov-2-koronavirus on hyökännyt.
Julkaisu:
Heli Julkunen, Anna Cichonska, Prson Gautam, Sandor Szedmak, Jane Douat, Tapio Pahikkala, Tero Aittokallio, and Juho Rousu. Leveraging multiway interactions for systematic prediction of pre-clinical drug combination effects. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-020-19950-z
äپٴᲹ:
Heli Julkunen
Projektitutkija, Aalto-yliopisto
heli.julkunen@aalto.fi
Juho Rousu
Professori, Aalto-yliopisto
Suomen tekoälykeskus FCAI
puh. 050 415 1702
juho.rousu@aalto.fi
Tero Aittokallio
Ryhmänjohtaja, Suomen molekyylilääketieteen instituutti FIMM
Helsingin yliopisto
tero.aittokallio@helsinki.fi
Linkki tutkimusartikkeliin:
Lue lisää
Lue lisää uutisia
Yrittäjyyden lehtori Antti Lähtevänojan opetuksessa näkyy myös hänen kokemuksensa myyjänä ja yrittäjänä
”On mahtavaa saada opettaa aidosti tiedonjanoisia opiskelijoita.”
Koneoppiminen purkaa avaruuden kemian arvoituksia
Tähtitieteilijät voivat havaita tähtipölyssä monimutkaisia kemiallisia “sormenjälkiä” – mutta monia niistä ei ole vielä tunnistettu. SpaceML-hanke yhdistelee koneoppimisen simulaatioita ja laskennallista kemiaa, jotta tutkijat voivat selvittää miten molekyylit muodostuvat ja kehittyvät avaruudessa.
Katalyysi uudessa valossa: mikrotason vuorovaikutukset voivat tehostaa puhtaan energian teknologioita
Uusi tutkimus avaa tarkemman näkymän siihen, miten katalyytit toimivat kemiallisten reaktioiden aikana. Löydös voi auttaa kehittämään tehokkaampia materiaaleja esimerkiksi vihreän vedyn tuotantoon ja kestävämpään kemianteollisuuteen.