近期，新加坡國(guó)立大學(xué)的研究人員運(yùn)用開(kāi)創(chuàng)性的人工智能平臺(tái)IDentif.AI，推算出了針對(duì)SARS-CoV-2(新冠病毒)的最佳藥物療法。結(jié)果表明，瑞德西韋、利托那韋和洛匹那韋的組合是最佳的藥物治療方法。

　　瑞德西韋是一種應(yīng)用廣泛的抗病毒藥物，最近被美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)用作新冠的治療。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，瑞德西韋與利托那韋和洛匹那韋的組合治療效果比單獨(dú)使用瑞德西韋高6.5倍。

　　利托那韋和洛匹那韋是治療艾滋病的藥物，但根據(jù)新國(guó)大團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果以及在中國(guó)、歐洲和美國(guó)的臨床試驗(yàn)，只靠這兩種藥物對(duì)新冠病毒沒(méi)有效果。

　　該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在2020年4月的實(shí)驗(yàn)中被認(rèn)為有望成為治療選擇的羥氯喹和阿奇霉素事實(shí)上對(duì)治療新冠肺炎也效果不佳。

　　新加坡國(guó)立大學(xué)N.1個(gè)性化醫(yī)療研究所(N.1 Institute for Health)和新國(guó)大數(shù)字醫(yī)療研究所(WisDM)所長(zhǎng)何鼎教授聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)這一研究項(xiàng)目，他們利用“IDentif.AI”(AI優(yōu)化傳染病聯(lián)合療法)平臺(tái)，對(duì)12種候選藥物(代表530,000多種可能的組合方式)進(jìn)行了研究。僅花費(fèi)了兩周時(shí)間就得出最佳的藥物組合結(jié)果，大大減少了通常情況下高達(dá)數(shù)十萬(wàn)次的檢測(cè)次數(shù)。

　　這項(xiàng)研究由新加坡國(guó)立大學(xué)(包括新加坡國(guó)立大學(xué)下屬癌癥科學(xué)研究所和新加坡國(guó)立大學(xué)藥理學(xué)系的研究人員)、Osmosis平臺(tái)和上海交通大學(xué)的研究人員合作完成。研究結(jié)果于2020年11月10日發(fā)表于《生物工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》(Bioengineering and Translational Medicine)上。

　　AI助力 效率倍增

　　這項(xiàng)研究利用來(lái)自患者的SARS-CoV-2活病毒來(lái)測(cè)試12種藥物組合。其中包括：瑞德西韋、法匹拉韋、洛匹那韋、利托那韋(利托那韋和洛匹那韋共同用于治療艾滋病)、奧司他韋、羥氯喹、氯喹、阿奇霉素、氯沙坦、替考拉寧、利巴韋林和地塞米松。目前很多針對(duì)新冠治療的臨床試驗(yàn)中也用到了這些藥物。

　　傳統(tǒng)的藥物篩選中，像這樣的12種藥物組合(每種藥物研究10種不同的劑量)，意味著數(shù)萬(wàn)億種可能的組合。在IDentif.AI的協(xié)助下，研究團(tuán)隊(duì)只需要測(cè)試三種不同的劑量水平就能夠確定每種藥物測(cè)量結(jié)果，但仍有531,000種可能的組合參數(shù)。不過(guò)，這一方法將所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)量減少了三個(gè)數(shù)量級(jí)，并可在兩周內(nèi)完成全部研究。

　　新加坡國(guó)立大學(xué)工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系主任何鼎教授說(shuō)：“ IDentif.AI與傳統(tǒng)AI的不同之處在于，它沒(méi)有使用預(yù)存數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)模擬來(lái)訓(xùn)練算法及預(yù)測(cè)藥物組合�！�

　　用于研究的候選藥物種類(lèi)不僅繁多，而且還需要評(píng)估不同劑量藥物的各種組合，優(yōu)化藥物開(kāi)發(fā)所需的大部分?jǐn)?shù)據(jù)完全無(wú)法獲得。何鼎教授補(bǔ)充說(shuō)：“IDentif.AI的獨(dú)特之處在于，它能夠通過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得所需的數(shù)據(jù)，從而得出可行的優(yōu)化方案排名表�！�

　　盡管我們不斷探索AI在治療領(lǐng)域的應(yīng)用，但當(dāng)前的努力主要是針對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)及再利用層面。然而僅靠再利用的藥物往往效果不佳。

　　“疫情的突然爆發(fā)導(dǎo)致我們沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)新藥。與此同時(shí)，針對(duì)急性傳染病的藥物再利用極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)檎嬲�的�?yōu)化結(jié)果通常需要通過(guò)有效的藥物組合療法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　隨著時(shí)間的流逝，越來(lái)越多的人被感染，并且人數(shù)迅速增加將導(dǎo)致醫(yī)療系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)不堪重負(fù)�！焙味�教授團(tuán)隊(duì)的高級(jí)研究員安博婭博士解釋道。她是該論文的共同第一作者。

　　IDentif.AI平臺(tái)通過(guò)查詢(xún)海量的藥物組合參數(shù)為患者確定最佳藥物組合，徹底解決了這一問(wèn)題。而且這一過(guò)程可以迅速完成�！皺z測(cè)工作可在兩周內(nèi)完成，具體視檢測(cè)方法和病毒病原體而定。將來(lái)，IDentif.AI還可為其他研究提供幫助，避免不良藥物組合�！卑膊�婭博士補(bǔ)充道。

　　研究成果

　　特定劑量的瑞德西韋、洛匹那韋和利托那韋是排名最高的藥物組合，幾乎可完全抑制感染。若單獨(dú)使用，瑞德西韋比其它藥物更有效，但最佳組合可將抑制率提高6.5倍。

　　IDentif.AI能夠充分調(diào)控瑞德西韋、洛匹那韋和利托那韋之間無(wú)法預(yù)料的相互作用，顯著提高功效。因此，若單一藥物療效不佳時(shí)，可以利用IDentif.AI平臺(tái)進(jìn)行藥物組合，從而探索意想不到的療效，優(yōu)化治療效果。

　　此外，研究還發(fā)現(xiàn)羥氯喹加阿奇霉素這一受到廣泛研究的組合實(shí)際效果不佳。以前大多數(shù)研究表明這是一種體外抗擊新冠的有效藥物組合。但是這些研究中都使用了大劑量藥物，會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生毒副作用。最近的臨床結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)治療方法相比這種聯(lián)合治療的患者死亡率更高。

　　未來(lái)發(fā)展

　　這項(xiàng)研究充分展現(xiàn)了IDentif.AI的作用：迅速確定治療傳染病的最佳藥物組合。

　　為了更深入認(rèn)識(shí)該項(xiàng)研究探索出的一系列藥物組合，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了IDentif.AI Online網(wǎng)站，可供用戶在線嘗試不同的藥物組合并研究其相應(yīng)的功效和安全性數(shù)據(jù)。隨著IDentif.AI對(duì)其它療法和病毒毒株數(shù)據(jù)的研究的發(fā)展，該網(wǎng)站也將同步持續(xù)更新。

　　新國(guó)大團(tuán)隊(duì)還準(zhǔn)備將IDentif.AI平臺(tái)擴(kuò)展到本地正在使用的療法，以開(kāi)發(fā)可以快速應(yīng)用、輕松管理的新型組合療法，并且未來(lái)還可以用它來(lái)尋找針對(duì)其它傳染病的最佳治療方法。

　　何鼎教授總結(jié)道：“IDentif.AI能夠幫助我們做好充足準(zhǔn)備，在下次疫情爆發(fā)時(shí)迅速找到最佳治療方案。”