Các nhà nghiên cứu AI phát triển phương pháp tái sử dụng thuốc hiện có để chống lại Covid-19

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã áp dụng các mô hình AI để tìm ra các loại thuốc hiện có có thể điều trị Covid-19 ở người cao tuổi. Nhóm nghiên cứu đã áp dụng các mô hình autoencoder cho các loại thuốc đã có trên thị trường, nhằm tìm ra sự tương đồng trong các thay đổi về biểu hiện gen do cả lão hóa tự nhiên và Covid-19 gây ra.

Theo lời giải thích của đồng tác giả nghiên cứu, nhà sinh vật học tính toán tại MIT, Caroline Uhler, vấn đề với việc phát triển các loại thuốc mới để chống lại Covid-19 là quá trình phát triển thuốc có thể mất nhiều năm. AI đã được tận dụng để khám phá các loại thuốc mới, tìm ra các công thức mới cho các loại thuốc điều trị nhanh hơn so với các phương pháp khám phá thuốc truyền thống. Tuy nhiên, ngay cả tốc độ tương đối nhanh mà các loại thuốc có thể được khám phá bằng AI vẫn còn quá chậm khi nói đến các tình huống như đại dịch Covid-19. Việc tái sử dụng các loại thuốc hiện có sẽ nhanh chóng hơn.

Để tìm ra một loại thuốc có thể chống lại các tác động của Covid-19 ở người cao tuổi, các nhà nghiên cứu đã xem xét các gen trải qua các thay đổi trong cả quá trình lão hóa tự nhiên và khi bị ảnh hưởng bởi virus Covid-19.

Covid-19 được cho là sử dụng một số con đường tế bào, đặc biệt là các con đường viêm, để nhân lên. Ngoài ra, cũng được biết rằng các tác động của Covid-19 nghiêm trọng hơn ở người cao tuổi so với người trẻ tuổi. Hơn nữa, hệ hô hấp của các cá nhân già bị thay đổi về độ cứng của mô. Với những thực tế này, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các gen bị thay đổi bởi cả lão hóa và Covid-19, với mục tiêu là tìm ra các loại thuốc tương tác tích cực với các gen này.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một quá trình ba bước để tìm ra các gen chung cho cả hai con đường. Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu, nhóm đã sử dụng một autoencoder để tạo ra một danh sách các loại thuốc候. Điều này được thực hiện bằng cách cho autoencoder phân tích hai tập dữ liệu về các mẫu biểu hiện gen, chọn các loại thuốc dường như giảm tác động tổng thể của virus. Kết quả là một danh sách các loại thuốc候 và các tương tác của chúng với các protein trong cả hai con đường lão hóa và nhiễm bệnh. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã lấy danh sách các loại thuốc候 và ánh xạ các tương tác giữa các protein và hai con đường khác nhau, tạo ra một bản đồ tương tác protein cho cả hai. Các nhà nghiên cứu sau đó đã so sánh hai bản đồ tương tác protein để tìm ra các khu vực trùng lặp. Điều này dẫn đến việc phát hiện ra một mạng lưới biểu hiện gen mà các loại thuốc nên nhắm vào để giảm mức độ nghiêm trọng của Covid-19 ở bệnh nhân cao tuổi.

Trong giai đoạn cuối của dự án nghiên cứu, nhóm đã sử dụng các phương pháp thống kê để xác định sự nguyên nhân trong các mạng đã được ánh xạ. Bằng cách này, họ đã có thể xác định chính xác các gen mà một loại thuốc候 nên tương tác để giảm hiệu quả mức độ nghiêm trọng của một nhiễm Covid-19.

Theo kết quả phân tích của họ, gen RIPK1 được cho là phần của bộ gen phù hợp nhất để nhắm vào bởi các loại thuốc điều trị Covid-19. Một số loại thuốc候 được sử dụng để điều trị ung thư. Các loại thuốc候 khác đang được các viện y tế thử nghiệm để điều trị Covid-19.

Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng đây chỉ là bước đầu tiên trong việc xác định các loại thuốc có thể được tái sử dụng để điều trị Covid-19. Các thí nghiệm trong ống nghiệm và thử nghiệm lâm sàng rộng rãi sẽ phải được thực hiện để xác định xem các loại thuốc có thực sự hiệu quả hay không. Tuy nhiên, nếu phương pháp này chứng minh được sự thành công, nó có thể được sử dụng để tìm ra các loại thuốc hiệu quả cho các tình trạng khác.

Theo nhóm nghiên cứu viết:

“Trong khi chúng tôi áp dụng nền tảng tính toán của mình trong bối cảnh SARS-CoV-2, các thuật toán của chúng tôi tích hợp các phương thức dữ liệu có sẵn cho nhiều bệnh, do đó làm cho chúng có thể áp dụng rộng rãi.”