Come l'AI aiuta nello sviluppo dei farmaci
L'intelligenza artificiale potrebbe anche far progredire di molto la ricerca farmaceutica, afferma Gisbert Schneider. A medio termine, i computer potrebbero persino eseguire esperimenti in autonomia.
![Gisbert Schneider](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/03/blog-schneider-ai-medikamentenentwicklung/_jcr_content/news_content/textimage/image.imageformat.textdouble.2120123444.png)
Lo sviluppo di farmaci è un compito complesso e ambizioso: è in corso la ricerca di principi attivi che risolvano i problemi di salute più urgenti del mondo, ma che causino pochi o nessun effetto collaterale nei pazienti.
I chimici devono tenere conto di ampie interazioni: I farmaci interagiscono con le cellule e gli organi del corpo umano in modi diversi e le interazioni possono variare notevolmente da paziente a paziente. Oggi, molte sostanze attive vengono scoperte in laboratorio con l'aiuto di test ripetitivi (iterativi) passo dopo passo. Tuttavia, stiamo raggiungendo i limiti della nostra capacità di progettare e selezionare nuove molecole di farmaci in modo mirato. Le stime teoriche si aggirano intorno al 1060 In futuro, l'IA sarà in grado di identificare le migliori molecole simili ai farmaci. Lo sviluppo di farmaci di successo richiede conoscenze specialistiche altamente specializzate che i chimici devono acquisire in molti anni di esperienza professionale.
![Lo sviluppo di principi attivi ideali è un compito complesso. (Grafico: ETH di Zurigo / Jack Burgess)](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/03/blog-schneider-ai-medikamentenentwicklung/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.1579021432.jpg)
L'intelligenza artificiale (AI) e l'apprendimento automatico potrebbero quindi aiutare i chimici a risolvere meglio questo compito altamente complesso: L'IA è in grado di analizzare grandi quantità di dati in modo molto più efficiente rispetto all'uomo, produce risultati riproducibili e potenzialmente accelera il processo di scoperta perché è in grado di considerare contemporaneamente molti obiettivi di ricerca.
Un partner perfetto?
Principi attivi migliori, scoperti e sviluppati più velocemente: a prima vista, l'IA è un partner ideale per i chimici. In alcuni settori, i sistemi di intelligenza artificiale che hanno familiarità con la chimica potrebbero un giorno superare i chimici umani. Ciò avverrà probabilmente soprattutto in quei settori in cui la mente umana raggiunge i suoi limiti.
Conoscendo i vantaggi dell'IA, dobbiamo comunque mantenere le nostre aspettative su di essa a un livello realistico. L'IA non è una cura miracolosa per la chimica. Dobbiamo riconoscere che non siamo ancora in grado di comprendere appieno molti processi patologici. L'intelligenza artificiale sarà in grado di apprendere le relazioni causali tra le strutture chimiche e i loro effetti solo se le forniremo i dati necessari.
"L'intelligenza artificiale potrebbe prevedere meglio l'effetto delle sostanze chimiche in una fase precedente dello sviluppo".Gisbert Schneider
I chimici non devono temere di essere sostituiti un giorno dai computer. Se vogliamo continuare a fare progressi nello sviluppo di farmaci, in futuro avremo bisogno di più chimici medicinali, non di meno. Tuttavia, l'avvento dell'intelligenza artificiale in chimica continuerà a cambiare il modo in cui i chimici lavorano e la gamma di compiti che svolgono, proprio come l'ambiente di laboratorio è già cambiato negli ultimi anni con l'avvento del software e della robotica di laboratorio, grazie ai quali oggi possiamo prevedere le proprietà chimiche con un'elevata precisione molto più velocemente rispetto a un laboratorio classico non automatizzato.
Automatizzare l'acquisizione della conoscenza
L'automazione potrebbe spingersi ancora oltre. Tra tre o cinque anni, i computer potrebbero essere in grado di eseguire esperimenti in modo autonomo e produttivo con l'aiuto della robotica. Questo è già in fase di sperimentazione in alcuni luoghi, in particolare qui all'ETH di Zurigo e nell'industria.
Possiamo aspettarci che l'IA sia in grado di prevedere meglio gli effetti delle sostanze chimiche in una fase precedente di sviluppo e di suggerire nuove sostanze con le proprietà desiderate. Possiamo quindi ipotizzare che sarà necessario testare meno sostanze che si rivelano inefficaci durante i test.
A lungo termine, l'IA può aprire le porte a una medicina personalizzata più efficace e accessibile. Ciò richiede non solo investimenti in questo settore, ma anche nuove riflessioni interdisciplinari da parte di esperti dei settori dell'IA, della chimica, della farmaceutica e delle biotecnologie.
RETHink
Anche rETHink, un nuovo think tank interdisciplinare dell'ETH di Zurigo, si occupa dell'applicazione dell'intelligenza artificiale ai processi di progettazione. I problemi di progettazione sorgono in molte aree della scienza moderna, dalla robotica alla biologia, dall'ingegneria chimica alla sanità. Rethink riunisce esperti del mondo accademico e dell'industria per analizzare l'impatto dell'intelligenza artificiale sulla scienza e sui suoi processi e per capire come l'intelligenza artificiale possa contribuire al beneficio della scienza e della società.
Ulteriori informazioni su rETHink.ethz.ch
referenze
Schneider G: Mind and machine in drug design, Nature Machine Intelligence 2019, 1: 128-130. doi: pagina esterna10.1038/s42256-019-0030-7
Schneider G: Automazione della scoperta di farmaci, Nature Reviews Drug Discovery 2018, 17: 97-113. doi: pagina esterna10.1038/nrd.2017.232