近期，新加坡國立大學(xué)的研究人員運用開創(chuàng)性的人工智能平臺IDentif.AI，推算出了針對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，最近被美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用作新冠的治療。研究團隊發(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)新國大團隊的研究結(jié)果以及在中國、歐洲和美國的臨床試驗，只靠這兩種藥物對新冠病毒沒有效果。

　　該研究團隊還發(fā)現(xiàn)，在2020年4月的實驗中被認為有望成為治療選擇的羥氯喹和阿奇霉素事實上對治療新冠肺炎也效果不佳。

　　新加坡國立大學(xué)N.1個性化醫(yī)療研究所(N.1 Institute for Health)和新國大數(shù)字醫(yī)療研究所(WisDM)所長何鼎教授聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)這一研究項目，他們利用“IDentif.AI”(AI優(yōu)化傳染病聯(lián)合療法)平臺，對12種候選藥物(代表530,000多種可能的組合方式)進行了研究。僅花費了兩周時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數(shù)十萬次的檢測次數(shù)。

　　這項研究由新加坡國立大學(xué)(包括新加坡國立大學(xué)下屬癌癥科學(xué)研究所和新加坡國立大學(xué)藥理學(xué)系的研究人員)、Osmosis平臺和上海交通大學(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

　　這項研究利用來自患者的SARS-CoV-2活病毒來測試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。目前很多針對新冠治療的臨床試驗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)萬億種可能的組合。在IDentif.AI的協(xié)助下，研究團隊只需要測試三種不同的劑量水平就能夠確定每種藥物測量結(jié)果，但仍有531,000種可能的組合參數(shù)。不過，這一方法將所需的實驗數(shù)量減少了三個數(shù)量級，并可在兩周內(nèi)完成全部研究。

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

　　用于研究的候選藥物種類不僅繁多，而且還需要評估不同劑量藥物的各種組合，優(yōu)化藥物開發(fā)所需的大部分?jǐn)?shù)據(jù)完全無法獲得。何鼎教授補充說：“IDentif.AI的獨特之處在于，它能夠通過精心設(shè)計的實驗來獲得所需的數(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)致我們沒有足夠的時間來開發(fā)新藥。與此同時，針對急性傳染病的藥物再利用極具挑戰(zhàn)性，因為真正的優(yōu)化結(jié)果通常需要通過有效的藥物組合療法來實現(xiàn)。

　　隨著時間的流逝，越來越多的人被感染，并且人數(shù)迅速增加將導(dǎo)致醫(yī)療系統(tǒng)和經(jīng)濟不堪重負。”何鼎教授團隊的高級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平臺通過查詢海量的藥物組合參數(shù)為患者確定最佳藥物組合，徹底解決了這一問題。而且這一過程可以迅速完成�！皺z測工作可在兩周內(nèi)完成，具體視檢測方法和病毒病原體而定。將來，IDentif.AI還可為其他研究提供幫助，避免不良藥物組合。”安博婭博士補充道。

　　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，可以利用IDentif.AI平臺進行藥物組合，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，會對患者產(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。

　　未來發(fā)展

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

　　為了更深入認識該項研究探索出的一系列藥物組合，研究團隊開發(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。

　　新國大團隊還準(zhǔn)備將IDentif.AI平臺擴展到本地正在使用的療法，以開發(fā)可以快速應(yīng)用、輕松管理的新型組合療法，并且未來還可以用它來尋找針對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)時迅速找到最佳治療方案�！�