ワクチンと医薬品の開発における人工知能の役割

医学の世界は年を追うごとに成長しています。研究者たちは、病気の診断と治療で医療の専門家を支援するための新しい技術を提案しました。現代の医療診断システムは、機械、ソフトウェア、およびエキスパートシステムに大きく依存しています。ここで、ワクチン開発と創薬における人工知能の役割を確認します。

1950年代について言えば、はしかの感染により、数百から数千人のアメリカ人が大きな困難を経験していると報告されています。しかし、ワクチンの開発と継続使用後の2015年には、報告された症例は191例以下です。

ワクチン：病気に対する効果的な武器

ワクチンは感染症に対する最も強力な武器の1つであると言うことは間違いありません。しかし、最大の問題は、開発に何年もかかることです。 COVID-19のパンデミックの真っ只中にいるとき、ワクチンの到着をそれほど長く待つことはできません。

したがって、これらの現代の問題に対するいくつかの現代的な解決策を探すことが重要です。専門家からの最良の推奨事項の1つは、ワクチンの開発に機械学習と人工知能を使用することです。これは素晴らしいアイデアのように聞こえます。それで、それについて詳細な議論をしましょう。

ワクチン開発の背後にある概念

ワクチンの設計について話すとき、基本的にいくつかの要因が関係しています。ワクチンは、免疫系が将来特定の種類の病気に対して迅速かつ強力な反応を示すのに役立つ可能性のある特定の種類の病原体に体をさらすことによって機能することに言及することが重要です。

1年前のワクチンは、主に、より安全に使用できることが観察された死んだウイルスを使用して開発されましたが、多くの場合、安全性のリスクが高いウイルスには効果がありませんでした。

新しいワクチンの機能

反対側で最近開発されたワクチンは、より効果的で安全であると考えられているウイルスの特定の範囲の成分を含む傾向があります。

たとえば、 B型肝炎のワクチンには表面タンパク質が含まれていました。ただし、将来のワクチンには、特定のウイルスタンパク質フラグメントが含まれる可能性があります。ワクチンの開発のためにどのような手順が取られても、主な目標は、本質的に免疫原性であるいくつかのウイルス成分を含めることです。

それらは免疫系に非常によく見え、その作用を高める可能性があると期待されています。それは、人体の病気の症状を治療するための新薬の開発にさらに役立つ可能性があります。

ワクチンと医薬品開発のためのAIと機械学習の使用

過去数年間、免疫学、人工知能、機械学習の分野で働く研究者は、ウイルスを免疫原性にするために使用できるウイルスのいくつかの特性を研究してきました。ウイルスの特定の部分が抗体の標的となる可能性がある重要な特性の1つ：

• B細胞によって産生されるタンパク質は、体内でのウイルスの拡散を抑制しながら、細胞へのウイルスの侵入を防ぐことができます。
• 研究者の注意を必要とするもう1つの重要な特性は、どのウイルスタンパク質フラグメントがヒト細胞の表面に提示され、感染したとマークされてからT細胞によって殺されるかということです。

ヘルスケアにおける機械学習アルゴリズム

最近、 機械学習アルゴリズムを使用して、ウイルスフラグメントの特性の強さを予測する研究者もいます。これらのモデルは、免疫原性の振る舞いを示すことができるウイルスの最も効果的な部分を選択するのに役立ちます。ワクチンに含める必要があります。

人工知能、機械学習、深層学習モデルは、トレーニング例の膨大なセットからパターンを認識できます。このような操作を手動で実行することも、非常に時間がかかり、複雑になる可能性があります。

たとえば、免疫学者は最近、細胞の表面に提示する必要があり、T細胞に見えるほぼ100万のタンパク質フラグメントを選択しました。

特定の病気の診断に最も効果的なものを選ぶために、人間の目からそれらの断片を認識することは困難です。しかし、機械学習モデルは、数百万のサンプルを含むパターンを通じて学習でき、特定のタイプの診断に最も役立つ可能性のあるプロパティまたはフラグメントを自動的に理解します。

人工知能とCovid-19ワクチン

Covid-19は、2019年12月に中国の武漢で最初に確認され、1月下旬に世界に広がり始めました。

研究者は、いくつかの機械学習モデルを使用して、この恐ろしいウイルスの免疫原性成分を特定し、効果的なワクチン候補の検出に使用できるようにしました。

研究によると、研究者は、強力な抗体標的を持つ領域を特定することを目的として、Covid-19ウイルスの原因であるSARS-CoV-2に存在するほぼすべてのタンパク質をスキャンしたことが示されています。いくつかの結果は、SARS-CoV-2スパイクタンパク質が抗体の標的となるのに十分効果的であり、ウイルスの肺細胞への侵入に重要な役割を果たしていることを示しています。

Covid-19ワクチンの開発

AIアルゴリズムを使用してCovid-19ウイルスに関連するいくつかの調査結果を取得した後、多くの企業がCovid-19ワクチンの開発を開始しました。しかし、この提案されたワクチンの他の多くの試験はまだ保留中であり、ワクチンの臨床的有効性を確認するのにさらに数ヶ月かかる可能性があります。

これは、ワクチン設計のための機械学習または深層学習モデルのトレーニングの初期の時代であると言うことは間違いありません。これらのアルゴリズムはトレーニングデータの処理に非常に優れていますが、データセットが限られているか小さいと、設計の効率が低下します。

研究によると、人工知能モデルは、ネットワークの信頼性を向上させるのに役立つため、大量のデータに使用するとうまく機能することが明らかになっています。ただし、近い将来、プロセスは大幅に改善される可能性があります。

人工知能がCovid-19ワクチン開発をどのようにスピードアップするか

ウイルスに関連するコンピューターシミュレーションの実行に役立つ可能性のある高度なテクノロジーの能力のおかげです。完全に効率的なモデルは、設計プロセスを劇的にスピードアップすることができ、当然、世界中の死者を減らすのに役立ちます。

技術が世界をパンデミックの壊滅的な影響から防ぐことができる医療診断システムの結果を高めることができると聞いて興奮しています。

多くの研究者は、ワクチン関連モデルのトレーニングの改善された結果を受け取るために、モデルのカスタマイズにも取り組んでいます。これらの研究は、診断と治療の結果を改善するための創薬にさらに役立つ可能性があります。

これにより、臨床医と医療会社の両方が特定の疾患の治療法を開発および最適化するための新しいオプションが提供されます。

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