革命性突破:通过大型语言模型,AI 驱动的癌症药物研发,令人惊叹的“疗法”创新!
发布时间:2025-06-24 09:04:41 | 责任编辑:张毅 | 浏览量:4 次
近日,一项来自剑桥大学等机构的研究成果引发了广泛关注:大型语言模型(LLMs)不仅在自然语言处理领域崭露头角,还能为癌症治疗带来新的希望。研究人员利用 GPT-4模型,首次尝试将其作为科学假说的生成工具,在乳腺癌的药物研发上取得了令人振奋的进展。
在这项研究中,团队的目标是找到能够有效对抗乳腺癌的新药物组合。他们从 FDA 批准的非抗癌药物中筛选出可能具有协同作用的药物,设定了三项关键原则:避免标准抗癌药物,专注于能够靶向癌细胞且不损伤健康细胞的药物,同时优先选择价格低廉且已经获得监管批准的药物。
经过一系列的实验室测试,研究人员发现,GPT-4成功提出了12组药物组合,其中3组的协同效应评分超过了现有阳性对照药物,展现出超出预期的治疗效果。根据初步实验结果,GPT-4进一步生成了新的药物组合,并在4组测试中又发现了3组具有正向协同效应。
值得一提的是,研究中特别突出的组合是辛伐他汀与双硫仑。辛伐他汀是一种常用的降胆固醇药物,而双硫仑则主要用于治疗酒精依赖。研究表明,这些本用于治疗其他疾病的药物组合,竟然有潜力有效对抗乳腺癌。这一发现不仅为药物研发开辟了新的方向,也证明了大型语言模型在科研中的应用潜力。
这一研究结果标志着人工智能在医学研究中的一次重大突破,未来有望为癌症患者带来更多的治疗选择。研究团队的工作为药物研发提供了新的思路,表明了 AI 在科学探索中的巨大潜力。希望更多的科学家能够借助这一工具,为人类健康贡献更多的创新解决方案。
论文地址:https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2024.0674
以下是大型语言模型助力癌症新药研发及“发明”疗法的相关情况:
药物靶点发现与验证
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深入挖掘生物信息:大型语言模型能够处理海量的生物医学文献和数据,通过自然语言处理技术,快速准确地提取与癌症相关的基因、蛋白质、代谢通路等信息,帮助研究人员发现潜在的药物靶点。例如,它可以分析基因相关的文献,包括体外或体内实验结果,比较不同基因的数据,推荐具有理想作用机制或作为药物靶点潜力大的基因。
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预测靶点与药物的相互作用:基于对生物分子结构和相互作用的理解,大型语言模型可以预测药物分子与潜在靶点之间的结合亲和力,评估靶点的可成药性,从而为靶点验证提供依据。
药物设计与优化
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生成新的药物分子结构:利用生成式对抗网络(GANs)等技术,大型语言模型可以根据已有的药物分子结构和生物活性数据,生成具有特定生物活性和药代动力学特性的新药物分子。比如,Insilico Medicine利用其AI平台,仅用时21天就设计出具有潜在治疗效果的全新小分子化合物。
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优化药物分子的性能:通过对大量药物分子结构和活性数据的学习,大型语言模型可以预测药物分子的药代动力学性质、毒性和生物利用度等,为药物分子的优化提供指导。例如,它可以根据药物分子的结构特征,提出改进方案,提高药物的稳定性和靶向性。
临床试验设计与患者招募
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设计临床试验方案:大型语言模型可以分析历史临床试验数据和患者信息,为新的临床试验设计提供参考。它能够根据药物的作用机制、靶点特征和患者群体的特点,制定合理的临床试验方案,包括试验设计、样本量计算、终点指标选择等。
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精准招募临床试验患者:通过对电子健康记录(EHR)和临床试验数据库的分析,大型语言模型可以快速筛选出符合临床试验入组标准的患者。这不仅提高了患者招募的效率,还能确保入组患者的代表性,提高临床试验的成功率。
治疗方案推荐与预测
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个性化治疗方案推荐:大型语言模型可以根据患者的个体特征,如基因信息、病理类型、病程阶段等,结合临床指南和最新的研究成果,为患者推荐个性化的治疗方案。例如,在复杂乳腺癌和结直肠癌的治疗中,其推荐的治疗方案与肿瘤委员会的建议分别有70%和87%的一致性。
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治疗效果预测:通过对大量临床数据的学习,大型语言模型可以预测患者对特定治疗方案的反应和预后。例如,中国科学院的研究人员开发的Gemini-GPT模型,在预测肝细胞癌患者治疗结果方面表现出色,其准确性与经验丰富的肿瘤学家相当,甚至在某些情况下超过了人类医生。
治疗策略创新
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免疫治疗策略优化:在癌症免疫治疗领域,大型语言模型可用于解决T细胞受体(TCR)与癌细胞抗原匹配问题。例如,基于Transformer架构的大模型能够处理TCR与抗原之间的复杂相互作用,为免疫治疗策略的优化提供支持。
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联合治疗方案探索:大型语言模型可以分析不同药物之间的协同作用和潜在的联合治疗方案。通过挖掘文献和临床数据,它能够发现新的药物组合,为癌症的联合治疗提供新的思路。
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