Model hlubokého učení předpovídá nežádoucí interakce mezi léky

Tým výzkumníků z Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) v Jižní Koreji vyvinul model hlubokého učení, který předpovídá interakce mezi léky (DDI) na základě jejich účinků na genovou expresi. DDI mohou být závažným problémem, když se současně užívá více léků, což vede k nežádoucím zdravotním účinkům kvůli neočekávaným interakcím.

Výzkum byl zveřejněn v Journal of Cheminformatics.

Časná detekce DDI

Mnohé komplexní nemoci vyžadují předpis více léků, nebo polyfarmacie. Užívání více léků však může vést k nejrůznějším neočekávaným a nežádoucím interakcím, které mohou mít za následek závažné vedlejší účinky nebo sníženou klinickou účinnost. Aby se zabránilo pacientům setkat s takovými nežádoucími účinky, musí být tyto DDI detekovány brzy.

Stávající přístupy zahrnují výpočetní modely a algoritmy založené na neuronových sítích, které zkoumají předchozí záznamy známých interakcí mezi léky, než identifikují struktury a vedlejší účinky, se kterými jsou spojeny. Tyto systémy však předpokládají, že podobné léky mají podobné interakce a identifikují kombinace léků se podobnými nežádoucími účinky.

Tým se snažil vyvinout nový model, aby obešel některé z těchto omezení. Tým vedl docent Hojung Nam a osoba připravující disertační práci, Eunyoung Kim z GIST. Vyvinuli model hlubokého učení, aby předpověděl DDI na základě lékem indukované genové exprese.

DeSIDE-DDI Model

Model, nazvaný DeSIDE-DDI, se skládá ze dvou částí:

• První část: Model generování příznaků, který předpovídá účinek léku na genovou expresi. To dělá tak, že zvažuje jak strukturu, tak vlastnosti léku.
  
• Druhá část: Model předpovědi DDI, který předpovídá různé vedlejší účinky, které vyplývají z kombinací léků.

“Náš model zvažuje účinky léků na geny pomocí dat o genové expresi, což poskytuje vysvětlení, proč určitá dvojice léků způsobuje DDI,” říká Prof. Nam. “Může předpovědět DDI pro již schválené léky, stejně jako pro nové sloučeniny. Tímto způsobem lze vyřešit hrozby polyfarmacie, než budou nové léky dostupné veřejnosti.”

Ne všechny sloučeniny mají lékem ošetřené genové exprese, takže nový model spoléhá na předem natrénovaný model generování příznaků, aby generoval očekávané lékem ošetřené genové exprese.

“Tento model může rozlišit potenciálně nebezpečné páry léků, působí jako systém monitorování bezpečnosti léků. Může pomoci výzkumníkům definovat správné použití léku ve fázi vývoje léku,” pokračuje Prof. Nam.

Nový model je obrovským krokem vpřed ve zlepšování bezpečnosti nových léků a poskytne potřebné poznatky o DDI a jejich nežádoucích účincích.