تقوم فوجيتسو وريكين بتطوير تقنية الذكاء الاصطناعي لاكتشاف الأدوية باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي للتنبؤ بالتغيرات الهيكلية في البروتينات

تقوم فوجيتسو وريكين بتطوير تقنية الذكاء الاصطناعي لاكتشاف الأدوية باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي للتنبؤ بالتغيرات الهيكلية في البروتينات

الطابع الزمني: 10 أكتوبر 2023 3:29 صباحًا
عقدة المصدر: 2929086

طوكيو، 10 أكتوبر 2023 - (JCN Newswire) - أعلنت شركة Fujitsu Limited وقسم منصة تطوير الأدوية المعتمدة على HPC والذكاء الاصطناعي في مركز RIKEN للعلوم الحسابية اليوم عن تطوير تقنية اكتشاف الأدوية بالذكاء الاصطناعي التي يمكنها التنبؤ بالتغيرات الهيكلية في الأدوية. البروتينات من صور المجهر الإلكتروني كخريطة كثافة ثلاثية الأبعاد في نطاق واسع باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي في يناير 3. ويخطط الطرفان أيضًا لتقديم ورقة حول هذه التكنولوجيا في MICCAI 2023، المؤتمر الدولي الأعلى في مجال معالجة الصور الطبية، حول 2023 أكتوبر 10 (بتوقيت اليابان).

بالتزامن مع هذا الإعلان، تخطط فوجيتسو أيضًا لإتاحة تقنية التنبؤ الخاصة بها للتغيرات الهيكلية للبروتين في 10 أكتوبر 2023 كمكون ابتكاري للذكاء الاصطناعي في فوجيتسو كوزوتشي (الاسم الرمزي) – منصة فوجيتسو للذكاء الاصطناعي، وهي عبارة عن منصة للذكاء الاصطناعي تتيح للمستخدمين اختبار التقنيات المتقدمة بسرعة.

كجزء من مشروع بحث مشترك تم إطلاقه في مايو 2022، طورت فوجيتسو وريكين تقنية ذكاء اصطناعي توليدية تقدر بدقة الأشكال المختلفة لتشكل البروتين المستهدف ونسبها المحتملة من عدد كبير من صور الإسقاط الملتقطة بواسطة المجهر الإلكتروني، بالإضافة إلى تقنية تتنبأ بالتغيرات التوافقية في البروتين المستهدف من النسب المقدرة. واستنادًا إلى هاتين التقنيتين، قام الطرفان بتطوير تقنية الذكاء الاصطناعي لاكتشاف الأدوية التي يمكنها التنبؤ بالتغيرات الهيكلية للبروتين في نطاق واسع، بهدف تطوير الجيل التالي من تكنولوجيا اكتشاف الأدوية في مجال تكنولوجيا المعلومات والتي تقلل بشكل كبير من وقت تطوير الدواء وتكلفةه. اكتشاف.

تتيح هذه التقنية الحصول الدقيق على مطابقة البروتين وتغييراته بناءً على البيانات التجريبية في وقت أقل بأكثر من عشر مرات من الإجراءات التقليدية (1)، وبالتالي تمكين الابتكار في عملية تصميم الأدوية التي ترتبط بالبروتينات المستهدفة مثل البكتيريا والفيروسات.

للمضي قدمًا، ستستخدم فوجيتسو وريكين تقنية الذكاء الاصطناعي التوليدية المطورة حديثًا كواحدة من التقنيات الأساسية لتحقيق الجيل التالي من تكنولوجيا اكتشاف الأدوية في مجال تكنولوجيا المعلومات والتي يمكنها تحليل العلاقات المعقدة بين البروتينات المستهدفة والأجسام المضادة، والتنبؤ بالتغيرات الهيكلية العالمية للجزيئات ذات مستويات عالية من التفاعل. الدقة والسرعة.

خلفيّة

البروتينات التي تشارك بشكل وثيق في دورات الحياة وآليات المرض للكائنات الحية هي بطبيعة الحال مرنة للغاية وتتفاعل مع الجزيئات الأخرى في الجسم الحي عن طريق تغيير شكل بنيتها. على سبيل المثال، لتطوير أدوية تقمع العدوى بفيروسات مثل كوفيد-19 التي تحفز العدوى بالتغيرات التوافقية على بروتيناتها السطحية، من الضروري التأكد من الحالات التكوينية المختلفة للبروتينات وكيفية تغيرها بين المطابقات. ومع ذلك، تتطلب طرق التحليل الهيكلي التقليدية مستوى عالٍ من الخبرة والتجربة والخطأ، مما يتطلب وقتًا ونفقات كبيرة للحصول على تغييرات مطابقة دقيقة. لحل هذه المشكلة، قامت فوجيتسو وريكين بتطوير التقنيتين الجديدتين التاليتين لاكتشاف الأدوية باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي.

اثنين من تقنيات اكتشاف المخدرات

طورت فوجيتسو وريكين تقنيتين جديدتين لاكتشاف الأدوية من خلال الاستفادة من المعرفة المزروعة من خلال تطوير تقنية التعلم العميق من فوجيتسو وتطبيق المعرفة من المحاكاة الجزيئية لاكتشاف الأدوية من ريكن باستخدام الكمبيوتر العملاق فوجاكو (2). أدى الجمع بين التقنيتين إلى تقليل الوقت اللازم للتنبؤ بالتغيرات التوافقية في البروتين المستهدف من يوم واحد إلى ساعتين (3)، مما يساهم في تسريع وكفاءة عملية اكتشاف الدواء لشركات الأدوية. تفاصيل كل تقنية هي كما يلي:

1. تقنية الذكاء الاصطناعي التوليدية التي تقدر بدقة الأشكال المختلفة لتشكل البروتين ونسبها

يتطلب التنبؤ الدقيق بالتغيرات التوافقية للبروتين المستهدف في نطاق واسع الأشكال المحتملة للتشكل ونسبها الدقيقة. في هذه الدراسة، أعادت فوجيتسو وريكين بناء خريطة كثافة ثلاثية الأبعاد لكل شكل من أشكال العرض من عدد كبير من صور العرض والزوايا المقابلة في لحظة معينة. وفي الوقت نفسه، قام الطرفان بتقدير النسبة بناءً على تكرار التشكل المُعاد بناؤه كدليل.

2. تكنولوجيا التنبؤ بالتغير المطابق على أساس ميزة الأبعاد المنخفضة لتشكل البروتين

وبما أن شكل البروتين المستهدف يتم التعبير عنه عادة من خلال بيانات عالية الأبعاد، فمن الصعب التنبؤ مباشرة بالتغيرات المطابقة. ومع ذلك، في عملية إعادة بناء التشكل بواسطة تقنية الذكاء الاصطناعي التوليدية للفقرة السابقة، استخرجت فوجيتسو وريكين ميزة منخفضة الأبعاد للتشكل. باستخدام تقنية الذكاء الاصطناعي التوليدية، قامت فوجيتسو وريكين بتحليل البيانات منخفضة الأبعاد وتوقعت التغييرات المطابقة من خلال استعادة خرائط الكثافة ثلاثية الأبعاد.


الصورة: مخطط تفصيلي للتقنية المطورة حديثًا يتم تدريب التشفير ووحدة فك التشفير على الصور التي تم التقاطها بكميات كبيرة بما يكفي بواسطة المجهر. بعد التدريب، من الممكن الحصول على توزيع منخفض الأبعاد قابل للتحليل 1) في الفضاء الكامن يعادل التوزيع الهيكلي 2)، وهو أمر يصعب تحليله. وفي الوقت نفسه، يمكن لجهاز فك التشفير استرداد خرائط الكثافة ثلاثية الأبعاد المختلفة المطابقة للميزات منخفضة الأبعاد. الخطط المستقبلية

للمضي قدمًا، ستستفيد فوجيتسو وريكين من تقنية اكتشاف الأدوية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي والتي تم تطويرها حديثًا باعتبارها إحدى التقنيات الأساسية لتحليل المجمعات بين البروتينات المستهدفة والأجسام المضادة وللتنبؤ بالتغيرات الهيكلية في الجزيئات بدقة وسرعة عالية. للمساهمة في تحقيق Society5.0 في مجال الطب، تعمل RIKEN على الترويج لبناء منصة DX لاكتشاف الأدوية على الكمبيوتر العملاق Fugaku، بهدف ابتكار عملية اكتشاف الأدوية من خلال استخدامها كواحدة من التقنيات الجديدة لتقدير مختلف الأدوية. الحالات الهيكلية للبروتينات المستهدفة. تعمل RIKEN على تعزيز المبادرات المختلفة بما في ذلك TRIP (4) تهدف إلى إنشاء منصات بحثية مبتكرة تولد بشكل فعال مجالات جديدة للمعرفة عبر مجالات البحث. تخطط فوجيتسو أيضًا لبدء تقديم تقنية التنبؤ الخاصة بها للتغيرات الهيكلية للبروتين في 10 أكتوبر 2023 كوحدة أساسية لابتكار الذكاء الاصطناعي في فوجيتسو كوزوتشي (الاسم الرمزي) - منصة فوجيتسو للذكاء الاصطناعي. تحت فوجيتسو أوفانس، التي تهدف إلى تحقيق عالم مستدام، تقوم شركة فوجيتسو بالترويج لها حياة صحية، مما يزيد من تجربة الحياة للجميع. ستواصل فوجيتسو المساهمة في حل المشكلات الاجتماعية في المجال الطبي من خلال تطوير تقنيات تجمع بين نقاط قوتها في الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء.

(1) الإجراء التقليدي :يشير هذا إلى الإجراء الخاص ببناء تسلسل من التغيير المطابق للبروتين المستهدف كما هو موضح في الورقة [كينمان وآخرون. (2023)]. في هذا الإجراء، يتم إنشاء التسلسل باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي الحالي، cryoDRGN، والذي تم تدريبه بواسطة عدد كبير من صور الإسقاط للبروتين المستهدف.
(2) الحاسوب العملاق فوجاكو:جهاز كمبيوتر مثبت في RIKEN كخلف للكمبيوتر K. من يونيو 2020 إلى نوفمبر 2021 ، احتلت المرتبة الأولى في 4 فئات في تصنيفات الكمبيوتر العملاق لـ 4 فترات متتالية. بدأ التشغيل الكامل في 9 مارس 2021.
(3) تقليل الوقت للتنبؤ بالتغير المطابق في البروتين المستهدف من يوم واحد إلى ساعتين :تأثير تطبيق شائع الاستخدام بيانات الريبوسوم لهاتين التقنيتين. يشير الوقت القياسي، وهو يوم واحد، إلى وقت التشغيل الموضح في الورقة [كينمان وآخرون. (2023)].
(4) رحلة :منصة الابتكار البحثي التحويلي لمنصات RIKEN

حول فوجيتسو

هدف فوجيتسو هو جعل العالم أكثر استدامة من خلال بناء الثقة في المجتمع من خلال الابتكار. بصفتنا الشريك المفضل في التحول الرقمي للعملاء في أكثر من 100 دولة ، يعمل موظفونا البالغ عددهم 124,000 ألف موظف لحل بعض من أعظم التحديات التي تواجه البشرية. تعتمد مجموعة خدماتنا وحلولنا على خمس تقنيات رئيسية: الحوسبة ، والشبكات ، والذكاء الاصطناعي ، والبيانات والأمن ، والتقنيات المتقاربة ، والتي نجمعها معًا لتحقيق التحول المستدام. أعلنت شركة Fujitsu Limited (TSE: 6702) عن إيرادات مجمعة قدرها 3.7 تريليون ين (28 مليار دولار أمريكي) للسنة المالية المنتهية في 31 مارس 2023 ولا تزال الشركة الأولى للخدمات الرقمية في اليابان من حيث حصتها في السوق. اكتشف المزيد: www.fujitsu.com.

حول مركز راكن للعلوم الحسابية

RIKEN هي أكبر مؤسسة بحثية شاملة في اليابان وتشتهر بالبحوث عالية الجودة في مجموعة متنوعة من التخصصات العلمية. تأسست RIKEN في عام 1917 كمؤسسة بحثية خاصة في طوكيو ، وقد نمت بسرعة في الحجم والنطاق ، وتضم اليوم شبكة من مراكز ومعاهد البحث ذات المستوى العالمي في جميع أنحاء اليابان بما في ذلك مركز RIKEN للعلوم الحاسوبية (R-CCS) ، موطن الكمبيوتر العملاق Fugaku. كمركز رائد للحوسبة عالية الأداء ، تستكشف R-CCS "علم الحوسبة ، عن طريق الحوسبة ، والحوسبة". نتائج الاستكشاف - تقنيات مثل برمجيات المصدر المفتوح - هي اختصاصها الأساسي. تسعى R-CCS جاهدة لتعزيز الكفاءة الأساسية والترويج للتقنيات في جميع أنحاء العالم.

الصحافة اتصالات

فوجيتسو المحدودةقسم العلاقات العامة والمستثمرين استفسارات

بتبريدالبريد الإلكتروني لمكتب ترويج العلوم الحاسوبية: r-ccs-koho@ml.riken.jp

الطابع الزمني:

اكثر من جي سي إن نيوزواير