Nadir nöromüsküler hastalıklar, hedefe yönelik ilaç geliştirmenin yavaş, maliyetli ve şirketler için riskli olması nedeniyle çoğunlukla tedavisiz kalıyor. Yapay zeka ve kök hücre modellerini birleştiren yeni bir yaklaşım, bu dengeyi nihayet değiştirebilir.
Belçikalı yapay zeka şirketi Kantify, bir kanser teşhisi ekibi yön değiştirmeye zorlayana kadar olağan işlerini sürdürüyordu. Kantify'ın kurucu ortağı ve CEO'su Ségolène Martin, "Pazarlama veya ulaşım gibi sektörler için algoritmalar geliştiriyorduk" dedi.
"Bunlar sağlıkla hiçbir ilgisi olmayan karmaşık projelerdi, ancak yapay zeka konusunda derin bir uzmanlık kazanmamızı sağladı."
Her şey 2017'de değişti. O yıl şirketin CTO'su Nik Subramanian'a, kemikler, kaslar ve kan damarları gibi bağ dokularında tümör oluşturan nadir bir kanser türü olan sarkom teşhisi kondu.
Bu deneyim şirketi sağlık alanına yönelmeye ve nadir hastalıklar için yeni ilaçların nasıl belirlenip test edildiğini iyileştirmek üzere yapay zekanın potansiyelini araştırmaya itti.
Martin, "Hayatımızı değiştirdi" dedi. "Artık tamamen insan sağlığı için yapay zekaya odaklanıyoruz ve yapay zeka tabanlı ilaç keşfi için özelleşmiş bir teknoloji geliştirdik."
Bu uzmanlık şimdi, DREAMS adlı beş yıllık AB destekli bir araştırma girişiminin parçası olarak tam kapasite kullanılıyor. Proje, kas işlevini giderek zayıflatan beş nadir nöromüsküler bozukluk grubunun tedavisini iyileştirmeye odaklanıyor.
Nadir hastalıklar için tedavi geliştirmek modern tıbbın en büyük zorluklarından biri olmaya devam ediyor. Süreç uzun, pahalı ve belirsiz; yıllarca süren araştırma, düzenleyici onay ve klinik denemeler gerektiriyor.
İlaç şirketleri için hasta sayısının az olması, bu tür yatırımları çoğu zaman haklı çıkarmayı zorlaştırıyor. Sonuç olarak birçok hastalık tedavisiz kalıyor.
Bugün, tahmini 7.000 ila 10.000 nadir hastalığın yalnızca yüzde 5-6'sının onaylanmış bir tedavisi var. Dünya Sağlık Örgütü gibi kuruluşlar bu boşluğu küresel bir öncelik olarak vurgulamayı sürdürüyor.
Yapay zeka bu durumu değiştirmeye yardımcı olabilir. Geniş veri kümelerini hızla analiz eden yapay zeka, erken aşamada potansiyel ilaç adaylarını daraltabilir ve nadir hastalıklar için yeniden kullanılabilecek mevcut ilaçları tespit edebilir.
DREAMS kapsamında araştırmacılar, başta genç erkek çocukları etkileyen ve kas dejenerasyonuna yol açan Duchenne kas distrofisi ile ciddi kalp sorunlarına neden olabilen Emery-Dreifuss kas distrofisi olmak üzere beş nadir nöromüsküler bozukluğa odaklanıyor.
Bu hastalıkların genetik nedenleri farklı olsa da hücresel düzeyde ortak etki mekanizmalarını paylaşıyor gibi görünüyor. Araştırmacılar bu ortak yolları hedefleyerek, her hastalığı ayrı ayrı ele almak yerine birden fazla hastalığa aynı anda fayda sağlayabilecek tedaviler geliştirmeyi umuyor.
Bunu yapmak için ekip, hasta hücrelerini birçok farklı hücre tipine dönüştürülebilen bir tür ana hücre olan uyarılmış pluripotent kök hücrelere (iPSC) yeniden programlıyor ve ardından bunları iskelet kası dokusuna dönüştürüyor. Bu sayede araştırmacılar hastalığı kontrollü bir ortamda inceleyebiliyor.
Araştırmacılar bu laboratuvar modellerini yapay zeka ile birleştirerek birden fazla hastalık arasında ortak terapötik hedefleri belirleyebiliyor.
Kök hücre tedavisi ve monogenik hastalıkların tedavisinde uzmanlaşmış Fransız araştırma enstitüsü I-Stem'in araştırma direktörü ve DREAMS proje koordinatörü Xavier Nissan, "Bu tür araştırmalar hastalar ve aileleri için son derece önemli" dedi.
"Acı çekiyorlar ve her gün hastalıklarıyla başa çıkmak zorundalar. Bu tür bir teknolojiye ihtiyaçları var."
DREAMS araştırmacıları, altta yatan hastalık süreçlerini belirlemenin yanı sıra hangi bileşiklerin işe yarama olasılığının en yüksek olduğunu tahmin etmek için milyarlarca yeni ve mevcut ilacı analiz etmekte yapay zekayı kullanıyor.
Martin, "Bu, yapay zekanın gerçek toplumsal değer yaratabileceği yollardan biri" dedi. "Araştırmayı gerçekten hızlandırabilir ve ilerlemenin yavaş olduğu alanlarda etki yaratabilir."
Ekip laboratuvarda, EMA ve FDA onaylı 2.700 ilaçtan oluşan bir kütüphaneyi test ederek bunlardan herhangi birinin ortak hastalık belirtilerini iyileştirip iyileştiremeyeceğini değerlendiriyor.
Nissan, "Laboratuvarda bu hastalıklara sahip hastalardan elde edilen iPSC kaynaklı kas hücreleri üzerinde binlerce mevcut ilacı test ediyoruz" dedi.
"Ardından yapay zekayı, ilaçların nasıl çalışabileceğini anlamak, hedefleri belirlemek ve hatta tedavinin yararlı olabileceği ek hastalıkları tahmin etmek için kullanıyoruz. Bu yaklaşımları birleştirerek daha hızlı ilerleyebilir ve en umut verici adaylara odaklanabiliriz."
Ekip, yapay zekayı beslemek ve ilaç yeniden kullanımı için bu tahminleri mümkün kılmak amacıyla üç yıl boyunca veri üretti.
Bu ilaç arayışının merkezinde Kantify'ın yapay zeka platformu Sapian bulunuyor. Platform, moleküller ve proteinler hakkındaki bilgilerden patentlere ve her türlü ilacın özelliklerine kadar geniş bir veri kümesi üzerinde eğitildi. Bu bilgilere dayanarak platform, belirli hastalıklar için hangi ilaçların iyi aday olabileceğini tahmin edebiliyor.
Martin, "Bu bir kristal küre değil" dedi. "Gerçek dünyada test edilmesi gereken hipotezler üretiyor. Ancak farklı projelerden bu hipotezlerin son derece iyi olduğunu öğrendik."
Bu yaklaşımın nadir hastalıklara sahip insanlar için yeni tedaviler getirmesi ne zaman beklenebilir, henüz belirsiz. Nissan temkinli davranıyor ve birçok faktörün rol oynadığını, bugün bu hastalıklarla yaşayan hastalara sahte umut vermek istemediğini belirtiyor.
"Proje 2028 sonunda tamamlanıyor. Bunun ötesinde büyük bir soru işareti var. Elimizden geleni yapıyoruz, ancak ilaç dünyasında işler uzun zaman alabiliyor."
Pek çok şey, bu yaklaşımların hastalarda test edildiğinde ne olacağına bağlı. Yeni ilaçların klinik denemeleri bazen on yıllar alabiliyor ve bu süreçlerden geçmiş mevcut ilaçların bile bazı denemelerden geçmesi gerekecek.
DREAMS ekibi, bu denemelerin bir kısmını nadir hastalıklar için daha uygulanabilir hale getirmek için çalışıyor. Karşılaştıkları sorunlardan biri, yeterince büyük klinik denemeler yapmak için bu hastalıklarla yaşayan yeterli insan bulunmaması.
Bu nedenle araştırmacılar alternatif bir yaklaşım öneriyor. Nissan, "Bazı nadir hastalıkların belirtileri çok farklı, ancak biyolojik nedenleri ortak" dedi.
"Bu yüzden, benzer bir nedene sahip farklı belirtilere ve hastalıklara sahip insanlar üzerinde tek bir ilacın test edildiği sözde sepet denemeleri yapmak istiyoruz."
Hasta derneği AFM-Téléthon ve hastaların kendileri tarafından yönlendirilen bu yaklaşım, nadir hastalıklara sahip insanlar için ilaç geliştirme sürecini hızlandırmaya yardımcı olabilir.
Nissan, düzenleyici kurumların artık nadir hastalıklar için sepet klinik deneme yaklaşımlarının daha geniş çapta benimsenmesini araştırdığını söyledi.
Nissan ve Martin için bu çalışma araştırmadan öte bir anlam taşıyor. Onlar için kişisel.
Nissan, "Hastaların bize ihtiyacı var" dedi. "Bu büyük bir sorumluluk. Başarmam gerektiğini hissediyorum. Ama bu aynı zamanda birçok insanın hayatında büyük bir fark yaratma şansımız olduğu anlamına geliyor. Üzerinde çalışılacak güzel bir şey."
