С помощью квантовых вычислений и искусственного интеллекта (ИИ) международная команда учёных под руководством Игоря Штаглара и Алана Аспуру-Гузика из Университета Торонто сделала шаг к созданию прототипа препарата для лечения рака. Исследование сосредоточено на мутациях гена KRAS, которые связаны с наиболее агрессивными и трудноизлечимыми формами рака, такими как рак лёгких, поджелудочной железы и толстого кишечника.
Проблема и решение
Традиционный процесс разработки лекарств занимает от 10 до 12 лет. Половина этого времени уходит на доклинические исследования, включающие тестирование химических соединений на клетках и животных. Этот процесс требует колоссальных ресурсов, времени и средств.
Однако новая методика, основанная на квантовых вычислениях и ИИ, позволила за 4 месяца проанализировать более миллиона молекулярных структур, выявив перспективные кандидаты для создания лекарства.
«Мы создали гибридный подход, который использует квантовые вычисления и ИИ для ускоренного анализа молекул. Это позволяет быстро определить многообещающие соединения и исключить неэффективные варианты. Благодаря этому можно значительно сократить время на переход к доклиническим испытаниям», — отметил Игорь Штагляр, профессор молекулярной генетики и биохимии, директор Университета Торонто.
Почему KRAS так важен?
Мутации гена KRAS встречаются примерно у 20% пациентов с онкологическими заболеваниями, включая наиболее смертельные формы рака.
«Эти мутации считаются сложными для разработки лекарств, так как белок, кодируемый мутировавшим геном KRAS, долгое время был «недоступной» мишенью для традиционных методов лечения», — поясняет Штагляр.
Однако благодаря мощным алгоритмам и возможностям квантовых вычислений исследователи смогли глубже изучить молекулярную структуру и найти способы воздействовать на белок KRAS.
Роль квантовых вычислений и ИИ
Технологии квантовых вычислений и ИИ становятся ключевыми инструментами в биомедицине. Они позволяют:
- точно моделировать биологические системы;
- выявлять болезни на ранних стадиях;
- создавать новые терапевтические подходы;
- персонализировать методы лечения.
В этом проекте исследователи объединили усилия с ведущей биотехнологической компанией Insilico Medicine, которая использует генеративный ИИ для поиска перспективных молекул. Это сотрудничество продемонстрировало, что инновационные подходы могут значительно ускорить процесс поиска новых лекарств.
Потенциальное значение открытия
Создание лекарства, способного воздействовать на мутировавший белок KRAS, может стать прорывом в лечении рака. Оно откроет новые возможности для пациентов, для которых традиционные методы лечения неэффективны.
«Мы выбрали KRAS не случайно. Этот ген играет ключевую роль в прогрессировании рака, а также связан с плохими прогнозами. Успешная разработка препарата для работы с этой мишенью изменит парадигму лечения сложных онкологических заболеваний», — отметил Штагляр.
Перспективы
Результаты работы команды учёных вдохновляют: сочетание квантовых вычислений и ИИ уже меняет подход к биомедицинским исследованиям. Эти технологии не только ускоряют процесс открытия лекарств, но и открывают новые горизонты для персонализированной медицины.
Впереди доклинические испытания, которые подтвердят эффективность предложенных молекулярных соединений. Однако уже сейчас становится ясно: квантовые вычисления и искусственный интеллект становятся настоящей революцией в борьбе с раком.