A Szilícium-völgy induló vállalkozása fejleszti a „mini agyait” gépi tanulás segítségével új pszichológiai rendellenességek kezelésére.

A System1 Biosciences gépi tanulást, idegtudományt, robotizált automatizálást és agyi organoid tudományt [3] használ a betegségek mély jellemzéseinek felfedezéséhez, új terápiás célok és gyógyszeres kezelések kidolgozásához.

Stacy Stanford 2018. november 1-jén

A Machine Learning Memoirs Inc. tervezte A megfelelő hitelekkel történő újrafelhasználáshoz címkézett kép

Mi lenne, ha azt mondanánk neked, hogy van egy cég, amely „mini-agyat” termel, kutató gyógyszereket adagol, majd gépi tanulás és robot automatizálás segítségével olvassa be az adatok kimenetet?

A System1 Biosciences, a Szilícium-völgyben működő neuroterápiás vállalat, amely egyesíti az agyi organoid tudományt, a rendszer idegtudományt, a robot automatizálást és a gépi tanulást, azon a betegségjellemzők felfedezésén dolgozik, amelyek még soha nem voltak elérhetők, és amelyekben ezeket a „mély fenotípusokat” kihasználják újszerű terápiás célok és gyógyszeres kezelések [4]. Az induló vállalkozás szeptember múltán jelentette be, hogy 25 millió dolláros A sorozatot gyűjtött össze [7], amelyet a CRV és a Pfizer Ventures vezet, valamint számos más befektető is részt vett az üzletben. Az üzlet a társaság teljes finanszírozását 30 millió dollárra növeli.

A dolgok világossá tétele érdekében a System1 nem növeli agyát; növekszik az úgynevezett „agyi organoidok”, amelyeket a Harvard Stem Cell Institute úgy határoz meg, mint [1] „apró, önszervezett háromdimenziós felhasználási kultúrákat, amelyek őssejtekből származnak. Az ilyen kultúrákat úgy alakították ki, hogy megismételjék egy szerv bonyolultságát és / vagy kifejezzék annak kiválasztott aspektusait. ”

Az ilyen organizmusokat autizmusban, epilepsziában és skizofréniaban szenvedő betegek őssejtjeiből termesztik; az agyi organoidok segítik a kutatók egy csoportjának feltárni azoknak a betegségeknek néhány alapvető tünetét, amelyeket új gyógyszerekkel és kezeléssel lehet kezelni.

A társaság megemlíti, hogy az organoidjaiból származó adatok elemzése „a betegség rendszerszintű jellemzését eredményezte, még soha nem volt elérhető.” Ezek a jellemzések, amelyeket a vállalat „mély fenotípusoknak” neveznek, felhasználhatók célok felkutatására az új neurológiai kezelések számára. és pszichiátriai betegségek.

A System1 vezérigazgatója és társalapítója, Sean Escola megemlíti, hogy a tradicionális cél-alapú gyógyszer-felfedezési megközelítés megszakad, és így az ilyen szenvedők éheznek az innovációtól. A megközelítés egy jövőbeli tudományos fantasztikus regénynek tűnik, ám ezek az adatigényes, erősen párhuzamos gépi tanulási módszerek nagy részét képezik a drogfedezetek jövőjének. Csak úgy történik, hogy ez a társaság apró agyakat növekszik, hogy megcsinálja.

Az agy organoidjának egy szakasza három hónapos tenyésztés után. A különböző színek különféle sejttípusokat jelölnek, kiemelve az organoid szerkezeti összetettségét. (Kép a Harvard Arlotta Labolatory jóvoltából: 2)

A pszichiátriai betegségeket tanulmányozó kutatók évtizedek óta új gyógyszerekkel állnak elő, amelyekbe úgy gondolják, hogy megtört vagy beteg molekulák vagy sejtek okozhatják a betegség tüneteit. Az esetek kb. 90% -ában azonban az ezekről a molekulákról szóló tézisük egy része téves volt, és sok időt és milliárd dollárt pazarolnak el, amelyekben a piacon jelen lévő gyógyszerek többsége továbbra is termék ennek a modellnek.

Például a skizofrénia legnépszerűbb gyógyszerei, a cél-dopamin - egy olyan molekula, amelyről azt gondolják, hogy kulcsszerepet játszik az emlékben és az örömben. De ezek a gyógyszerek sok ember számára nem segítenek. Ennek egyik oka az, hogy sok skizofrénia tünet, a hallucinációktól a memóriavesztésig, a sok agyon átívelő kérdés sokkal alapvetőbb sorozatának következménye lehet.

Az idegtudományban alkalmazott gyógyszerfejlesztési megközelítések azonban nem teszik észre ezeket a rendszerszintű problémákat. Ehelyett a betegség egy vagy két izolált elemére összpontosítanak. Escola, aki egyben a Columbia Egyetem pszichiátriai docens, úgy véli, hogy ez tragikus felügyelet. Szerinte ez megmagyarázhatja azt is, hogy miért nem tud sok gyógyszer segíteni a betegeket. Ami azt jelentené, hogy a korábbi kísérleteinknek a pszichiátriai betegségek, például epilepszia és skizofrénia kezelésére való kábítószer-előállításának sok kísérlete „hiányzott az erdőből a fákhoz”.

Ennek a problémanak a kezelése érdekében Escola és társalapítója, Saul Kato, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem neurológusának professzora arra törekszik, hogy a mini agyában mindazon tevékenységeket kimutatja, amelyek olyan betegség jeleire vonatkoznak, amelyek sokkal alapvetõbb szinten történhetnek. a betegség.

A remény abban áll, hogy ígéretes felfedezést talál az agyi organoidokkal végzett munkájuk során, amelyben Escola és Kato kutatóinak tovább kell tesztelniük elképzelésüket, és végül klinikai vizsgálatokat kell végezni emberekben. A System1 kutatói hónapok után az agyi organoidokat alaposan tanulmányozzák, gépi tanulásból táplált szoftverek segítségével. Reméljük, hogy befejezik azt, amit Escola „mély fenotípusoknak” vagy a betegség olyan jellemzőinek nevez, amelyek a teljes aktivitási rendszerekben megfigyelhetők, szemben a meghatározott molekulákban vagy sejtekben.

A drogfedeladás és fejlesztés területén számos induló vállalkozás hasonló megközelítést alkalmaz a System1 gépi tanulási összetevőjéhez [6]. A Szilícium-völgy alapú induló Numerate gépi tanulást alkalmaz a kismolekulájú gyógyszerek felfedezésének optimalizálása és a toxikus mellékhatások jobb előrejelzése céljából. Az BaltSore-ból induló InSilico mélyreható tanulást alkalmaz a genom, az epigenoom és a mikrobiom szint szintjének értékelésére. A londoni székhelyű induló BenevolentBio a klinikai vizsgálatokból és kutatási dokumentumokból származó adatkészleteket [5] használ a mesterséges intelligencia alapú algoritmusokká, amelyek segítik a betegségek és a drogjelöltek közötti mélyebb kapcsolatok feltárását. Ennek ellenére a System1 az egyetlen olyan vállalat, amely ilyen biológiai adatok forrásával - az agyi organoidokkal - végez ilyen kutatásokat.

Irodalom:

[1] Organoidok: új ablak a betegségbe, a fejlődésbe és a felfedezésbe Harvardi őssejt-intézet https://hsci.harvard.edu/organoids

[2] Arlotta laboratórium | Harvardi Egyetem, őssejt és regenerációs biológia Tanszék | https://hscrb.harvard.edu/res-fl-arlotta

[3] Az emberi agyi organoidok kifejlesztése és jellemzése: optimalizált protokoll | NCBI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6038047/pdf/10.1177_0963689717752946.pdf

[4] A System1 Biosciences Inc.-ről 1. rendszer biológiai tudományok https://system1.bio/press/#about

[5] Hogyan változtatja meg a mesterséges intelligencia a kábítószer-felfedezést | Természet | https: //www.nature.com/articles/d41586-018-05267-x

[6] teljes erő: Cél alapú módszer a visszatérő hálózatok kiképzésére | Arxiv | https://arxiv.org/pdf/1710.03070.pdf

[7] System1 biológiai tudományok | Crunchbase | https://www.crunchbase.com/organization/system1-biosciences