De förenar AI och biologi för en ny väg mot personliga behandlingar i vården
Två Örebroforskare föreslår ett nytt sätt att förena biologi och AI för att bidra till precisionsmedicinen – en behandlingsmetod baserad på den enskilde patientens förutsättningar. Med digitala tvillingar av mänskliga celler ska man kunna förklara och förutse deras funktioner. På lång sikt skulle artificiell intelligens kunna användas för att avgöra vilka läkemedel som fungerar på olika patienter – och vilka som bör undvikas.
Marcus Krantz, systembiolog vid Institutionen för medicinska vetenskaper vid Örebro Universitet, forskar på hur celler bearbetar information och tolkar sin omgivning. Han och Pedro Zuidberg dos Martires, biträdande lektor inom datavetenskap vid Örebro Universitet, argumenterar för att man i framtiden behöver kombinera biologins kunskapsmodeller med AI för att förstå hur celler fungerar. Det slutgiltiga målet är att ta fram en modell som kan anpassas till varje patient.
– Vägen dit är lång. Det krävs att man skapar digitala tvillingar av mänskliga celler, baserade på cellernas molekylära mekanismer. Om vi känner till cellers funktioner på molekylär nivå kan vi förutsäga hur de kommer att reagera på olika preparat. Då kan vi också förutsäga vad som är den bästa behandlingen, säger Marcus Krantz.
AI-området kallas knowledge representation (KR), och det skiljer sig från maskininlärning som är vanligare och mer uppmärksammat. Chat GPT och andra söktjänster som använder maskininlärning behöver ingen kunskap utan lär sig att lösa uppgifter genom att träna på enorma mängder data. Inom KR använder man däremot logik och tidigare kunskaper för att resonera fram nya.
Forskarna presenterar sina idéer i ett så kallat position paper som de har jobbat med i över ett år. Forskningen är fortfarande i ett tidigt stadium och argumenten för AI-modellen måste prövas i studier. Det första steget är att organisera existerande kunskap om cellers molekylära mekanismer i kunskapsmodeler, som sedan kan lära sig parametrar från data. Först därefter kan man anpassa modellen med patientspecifika data.
– Vi behöver först förstå cellerna på molekylär nivå, och det kan inte modellen hjälpa oss med. Baserat på den kunskapen kan vi sedan – med hjälp av systembiologi – förstå mekanismer och fylla kunskapsluckor med data från maskininlärning, säger Pedro Zuidberg dos Martires.
En cell består av flera delar som kan kommunicera med andra delar och andra celler. Men alla delar kommunicerar inte med varandra, och forskarnas utmaning är att beskriva cellernas kommunikation i en matematisk modell som kan köras på en dator.
– Gör man det upprepade gånger kan man simulera vad som händer med en levande människa. Om man ändrar något i en cell genom att ge mediciner kan man i modellen förutsäga vilket resultat det kommer att få, säger Pedro Zuidberg dos Martires.
Om modellen blir verklighet skulle många patienter bli botade snabbare än i dag. Det skulle också innebära stora besparingar för vården.
– Det finns jättebra mediciner för olika sjukdomar, men de fungerar olika på olika människor. Vissa mediciner fungerar inte ens på hälften av patienterna, och man vet inte vilka som kommer att svara på en behandling innan man prövat den, säger Marcus Krantz.
Örebro Universitet jobbar strategiskt med att sammanföra biologi och datavetenskap för medicinsk forskning. Marcus Krantz tillhör X-HiDE, en forskningsprofil med inriktning mot inflammatoriska mekanismer med målet att hitta nya behandlingar av våra folksjukdomar. Pedro Zuidberg dos Martires representerar Centrum för tillämpade autonoma sensorsystem (AASS) som bedriver forskning inom AI och autonoma sensorsystem.
– Våra forskningsfält är väldigt olika men vi använder liknande tekniker och borde samarbeta mer. En utmaning är att få fram en rätt mängd detaljer så vi kan bygga en skalbar modell, säger Pedro Zuidberg dos Martires.
Kontakter
EnFör mer information kontakta:
Marcus Krantz: 076-696 02 90, marcus.krantz@oru.se
Pedro Zuidberg dos Martires: pedro.zuidberg-dos-martires@oru.se,
Linda HarradinePressansvarig och enhetschefKommunikation och samverkansstöd
Tel:019 301470Tel:0706 431470linda.harradine@oru.seBilder
Länkar
Om oss
Örebro universitet är ett bredduniversitet med starka professionsutbildningar och forskning som spänner över 36 ämnen inom alla vetenskapliga fält. Vi har 15 000 studenter, 85 utbildningsprogram på grundnivå och avancerad nivå och ett stort utbud av fristående kurser. Örebro universitet har samlat spetskompetens inom tre profilområden: AI och robotik, Mat och hälsa och Föroreningar och samhälle.
Följ Örebro universitet
Abonnera på våra pressmeddelanden. Endast mejladress behövs och den används bara här. Du kan avanmäla dig när som helst.
Senaste pressmeddelandena från Örebro universitet
Kurser för yrkesverksamma lockar sökande till Örebro universitet16.10.2024 12:11:36 CEST | Pressmeddelande
Konflikthantering och totalförsvaret är några av de ämnen som lockar sökande till Örebro universitet i vår. I natt stängde anmälan till vårterminens kurser och program.
Närhet till personal och ökat självbestämmande får äldre att vilja flytta till särskilt boende15.10.2024 07:00:00 CEST | Pressmeddelande
Trots att äldre personer i Sverige förväntas bo hemma så länge som möjligt, väljer många att ansöka om att flytta till ett särskilt boende. Ensamhet, oro och att inte ha närhet till vårdpersonal är några av anledningarna till det. Det visar en ny avhandling av Lisa Spang vid Örebro universitet.
Ny forskning: Därför är det svårare för äldre att lära sig nytt14.10.2024 09:09:32 CEST | Pressmeddelande
Våra hjärnor förändras när vi blir äldre – och kopplingen mellan olika delar av hjärnan fungerar sämre. Det förklarar varför det är svårare för äldre att lära sig nya saker, konstaterar Pernilla Andersson i sin avhandling i psykologi vid Örebro universitet.
Örebroforskare nära ny antibiotika mot gonorré11.10.2024 08:53:39 CEST | Pressmeddelande
Det blir allt svårare att bota könssjukdomen gonorré på grund av antibiotikaresistens. För första gången på årtionden finns nu hopp om en ny antibiotika – framtaget och utvärderat med hjälp av forskare i Örebro. – Vi borde ha ett preparat på marknaden i USA och Europa inom ett par år, säger professor Magnus Unemo.
Illa skrivna riktlinjer hot mot informationssäkerhet på svenska myndigheter9.10.2024 08:09:22 CEST | Pressmeddelande
Illa skrivna riktlinjer är ett hot mot informationssäkerheten på svenska myndigheter. Det visar en studie vid Örebro universitet. – Otydliga instruktioner kan leda till att anställda ignorerar dem. Vilket i sin tur kan leda till att myndigheternas information utsätts för risker, säger Elham Rostami, forskare i informatik.
I vårt pressrum kan du läsa de senaste pressmeddelandena, få tillgång till pressmaterial och hitta kontaktinformation.
Besök vårt pressrum