KI-Tools und Partnerschaften treiben Präzisionsmedizin voran
Yale-Forschende haben genomische KI-Modelle für die personalisierte Medizin entwickelt. Die University of Liverpool und BPGbio werden die KI-gestützte Wirkstoffforschung über die NAi-Plattform ausbauen.
Forschende der Yale University haben neue Werkzeuge der künstlichen Intelligenz für die personalisierte Medizin entwickelt, während die University of Liverpool eine Zusammenarbeit mit dem in Boston ansässigen Biotech-Unternehmen BPGbio gestartet hat, um die KI-gesteuerte Wirkstoffforschung und die Präzisionsmedizin zu beschleunigen.
An der Yale University haben zwei Forscher eines Universitätslabors den Delta-Supercomputer des NCSA genutzt, um Werkzeuge zu entwickeln, die individuelle genetische Variationen berücksichtigen. Ein Werkzeug, ein genomisches Sprachmodell namens UKBioBERT, wurde mit realen genetischen Varianten von etwa 300.000 Personen der UK Biobank vortrainiert. Durch die Kombination von UKBioBERT mit modernsten Architekturen entwickelten die Forscher UKBioFormer und UKBioZoi, um Genexpressionsvorhersagen über Personen oder Gene hinweg zu verbessern. Die Modelle sollen Ärzten helfen zu verstehen, wie einzelne Gene das Krankheitsrisiko oder die Arzneimittelwirkung beeinflussen können, insbesondere bei Erkrankungen wie Krebs, Diabetes, Alzheimer und Autoimmunerkrankungen, die durch subtile Veränderungen der Genexpression verursacht werden. Die Arbeit wurde in npj Artificial Intelligence veröffentlicht. Mithilfe der NCSA-Ressourcen reduzierten die Forscher die Trainingszeit für ein Modell mit 300 Genen von mehr als einem Monat auf zehn Tage.
Ein Doktorand im dritten Jahr desselben Labors hat ein weiteres Werkzeug namens STORM (Spatial Temporal multi-Omics Representation Model) entwickelt, das Graph-Neuronale Netze verwendet, um räumliche Lage, zeitliche Abläufe und mehrere Arten genetischer Daten in einer einzigen Ansicht zu integrieren. Das Werkzeug soll Entwicklungsverläufe in Geweben aufzeigen und gezielte Screenings oder frühe Interventionen ermöglichen, mit potenzieller Anwendung auf humane Atlasdaten.
Unabhängig davon kündigten die University of Liverpool und BPGbio eine Zusammenarbeit an, um die Wirkstoffforschung mithilfe von KI zu beschleunigen. Die Partnerschaft, die über das Programm Civic HealthTech Innovation Zone (CHI-Zone) der University of Liverpool ermöglicht wurde, ging aus einem Treffen während einer Handelsmission der Liverpool City Region nach Boston im Oktober 2024 hervor. Das Projekt wird fortschrittliche KI-Techniken einsetzen, um groß angelegte Gesundheitsdaten zu analysieren, darunter medizinische Scans, Laborergebnisse sowie biologische Informationen über Gene und Proteine, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen in Krankheitsprozessen aufzudecken.
BPGbio wird im Rahmen der Zusammenarbeit seine NAi-Plattform für Bayesianische KI erweitern. Die Plattform soll zugrunde liegende Krankheitstreiber identifizieren, und die Partnerschaft zielt darauf ab, ihre Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Anwendung in der Wirkstoffforschung und Präzisionsmedizin zu verbessern. Laut dem Präsidenten und CEO von BPGbio hat NAi bereits geholfen, umsetzbare Arzneimittelziele zu entdecken und neue Therapien in den Bereichen Onkologie, Mitochondrienerkrankungen und Neurologie voranzubringen. Das Projekt wird ein multidisziplinäres Team von Forschenden einbeziehen, darunter Experten für Public-Health-Datenwissenschaft, Bayessche Inferenz, Proteomik und translationale KI.
Die Zusammenarbeit soll Arbeitsplätze in der Region schaffen und Liverpools Position im globalen Gesundheitstechnologiesektor stärken. CHI-Zone wird durch das Life Sciences Innovation Zone Programme der Liverpool City Region finanziert, das Teil des nationalen Investment-Zone-Programms der Regierung ist.