فوجیتسو و RIKEN فناوری کشف داروی هوش مصنوعی را با استفاده از هوش مصنوعی مولد برای پیش‌بینی تغییرات ساختاری در پروتئین‌ها توسعه دادند.

توکیو، 10 اکتبر 2023 - (JCN Newswire) - Fujitsu Limited و بخش پلتفرم توسعه دارویی مبتنی بر HPC و هوش مصنوعی مرکز علوم محاسباتی RIKEN امروز اعلام کردند که یک فناوری کشف دارو با هوش مصنوعی توسعه داده‌اند که می‌تواند تغییرات ساختاری را پیش‌بینی کند. پروتئین های حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی به عنوان یک نقشه چگالی سه بعدی در محدوده وسیع با استفاده از هوش مصنوعی مولد در ژانویه 3. دو طرف قصد دارند مقاله ای را در مورد این فناوری در MICCAI 2023، برترین کنفرانس بین المللی در زمینه پردازش تصویر پزشکی، ارائه کنند. 2023 اکتبر 10 (به وقت ژاپن).

در ارتباط با این اعلامیه، فوجیتسو همچنین قصد دارد فناوری پیش‌بینی تغییرات ساختاری پروتئین را در تاریخ 10 اکتبر 2023 به عنوان یک جزء نوآوری هوش مصنوعی در دسترس قرار دهد. فوجیتسو کوزوچی (نام رمز) – پلتفرم هوش مصنوعی فوجیتسو، یک پلتفرم هوش مصنوعی که به کاربران امکان می دهد به سرعت فناوری های پیشرفته را آزمایش کنند.

به عنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی مشترک که در می 2022 راه اندازی شد، فوجیتسو و RIKEN یک فناوری هوش مصنوعی مولد را توسعه دادند که به طور دقیق اشکال مختلف ترکیب پروتئین هدف و نسبت های احتمالی آنها را از تعداد زیادی از تصاویر پیش بینی گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی و همچنین تخمین می زند. فناوری که تغییرات ساختاری پروتئین هدف را از نسبت های تخمین زده شده پیش بینی می کند. بر اساس این دو فناوری، دو طرف یک فناوری کشف دارو با هوش مصنوعی توسعه دادند که می تواند تغییرات ساختاری یک پروتئین را در طیف گسترده ای پیش بینی کند، با هدف توسعه نسل بعدی فناوری کشف داروی فناوری اطلاعات که به طور قابل توجهی زمان توسعه و هزینه دارو را کاهش می دهد. کشف.

این فناوری امکان دستیابی دقیق ترکیبات پروتئینی و تغییرات بر اساس داده های تجربی را در زمان بیش از ده برابر کمتر از روش های معمولی فراهم می کند.1در نتیجه نوآوری در فرآیند طراحی داروهایی که به پروتئین های هدف مانند باکتری ها و ویروس ها متصل می شوند را ممکن می سازد.

فوجیتسو و RIKEN از فناوری هوش مصنوعی جدید توسعه‌یافته به عنوان یکی از فناوری‌های اصلی برای تحقق نسل بعدی فناوری کشف داروی فناوری اطلاعات استفاده خواهند کرد که می‌تواند روابط پیچیده بین پروتئین‌های هدف و آنتی‌بادی‌ها را تجزیه و تحلیل کند و تغییرات ساختاری جهانی مولکول‌ها را پیش‌بینی کند. دقت و سرعت

زمینه

پروتئین هایی که از نزدیک در چرخه های زندگی و مکانیسم های بیماری موجودات زنده درگیر هستند، به طور طبیعی بسیار انعطاف پذیر هستند و با تغییر ساختار ساختاری خود با مولکول های دیگر در داخل بدن تعامل دارند. به عنوان مثال، برای تولید داروهایی که عفونت توسط ویروس‌هایی مانند COVID-19 را سرکوب می‌کنند که باعث تحریک عفونت آن با تغییرات ساختاری روی پروتئین‌های سطحی آن‌ها می‌شود، لازم است که حالت‌های ساختاری مختلف پروتئین‌ها و نحوه تغییر آنها بین ترکیب‌ها مشخص شود. با این حال، روش‌های تحلیل سازه‌ای مرسوم به سطح بالایی از تخصص و آزمون و خطا نیاز دارند که نیازمند زمان و هزینه‌های قابل‌توجهی برای دستیابی به تغییرات ساختاری دقیق است. برای حل این مشکل، فوجیتسو و RIKEN دو فناوری جدید کشف داروی زیر را با استفاده از هوش مصنوعی مولد توسعه داده‌اند.

دو فناوری کشف دارو

فوجیتسو و RIKEN دو فناوری جدید کشف دارو را با استفاده از دانش حاصل از توسعه فناوری یادگیری عمیق فوجیتسو و استفاده از دانش شبیه سازی مولکولی کشف دارو RIKEN با استفاده از ابررایانه Fugaku توسعه دادند.2). ترکیب این دو فناوری زمان پیش‌بینی تغییرات ساختاری در پروتئین هدف را از یک روز به دو ساعت کاهش داد.3)، از این طریق به سرعت بخشیدن و کارایی فرآیند کشف دارو برای شرکت های داروسازی کمک می کند. جزئیات هر فناوری به شرح زیر است:

1. فناوری هوش مصنوعی مولد که به طور دقیق اشکال مختلف ترکیب پروتئین و نسبت آنها را تخمین می زند

پیش‌بینی دقیق تغییرات ساختاری یک پروتئین هدف در محدوده وسیعی به شکل‌های احتمالی ترکیب و نسبت‌های دقیق آنها نیاز دارد. در این مطالعه، فوجیتسو و RIKEN یک نقشه چگالی سه بعدی از هر ترکیب را از تعداد زیادی از تصاویر طرح ریزی شده و زوایای مربوطه در یک لحظه معین بازسازی کردند. در همان زمان، دو طرف نسبت را بر اساس فراوانی ترکیب بازسازی شده به عنوان یک سرنخ برآورد کردند.

2. فن آوری برای پیش بینی تغییرات ساختاری بر اساس ویژگی ابعاد کم ترکیب پروتئین

از آنجایی که ترکیب پروتئین هدف معمولاً با داده های با ابعاد بالا بیان می شود، پیش بینی مستقیم تغییرات ساختاری دشوار است. با این حال، در فرآیند بازسازی ساختار توسط فناوری هوش مصنوعی مولد پاراگراف قبل، فوجیتسو و RIKEN یک ویژگی کم‌بعدی از ترکیب را استخراج کردند. فوجیتسو و RIKEN با استفاده از فناوری هوش مصنوعی مولد، داده‌های کم‌بعد را تجزیه و تحلیل کردند و با بازیابی نقشه‌های چگالی سه بعدی، تغییرات ساختاری را پیش‌بینی کردند.

تصویر: طرح کلی فناوری جدید توسعه‌یافته رمزگذار و رمزگشا بر روی تصاویری آموزش داده شده‌اند که به مقدار کافی توسط میکروسکوپ گرفته شده‌اند. پس از آموزش، می توان یک توزیع کم بعدی قابل تجزیه و تحلیل 1) در فضای پنهان که معادل توزیع ساختاری 2 است به دست آورد که تجزیه و تحلیل آن دشوار است. در همان زمان، رمزگشا می تواند نقشه های مختلف چگالی سه بعدی مربوط به ویژگی های کم بعدی را بازیابی کند. برنامه های آینده

فوجیتسو و RIKEN از فناوری جدید کشف داروی هوش مصنوعی به عنوان یکی از فناوری‌های اصلی برای تجزیه و تحلیل کمپلکس‌های بین پروتئین‌های هدف و آنتی‌بادی‌ها و برای پیش‌بینی تغییرات ساختاری در مولکول‌ها با دقت و سرعت بالا استفاده خواهند کرد. RIKEN برای کمک به تحقق Society5.0 در زمینه پزشکی، ساخت پلتفرم کشف دارو DX را بر روی ابررایانه Fugaku، با هدف نوآوری در فرآیند کشف دارو با استفاده از آن به عنوان یکی از فناوری‌های جدید برای تخمین انواع مختلف، ترویج می‌کند. وضعیت های ساختاری پروتئین های هدف RIKEN در حال ترویج بیشتر ابتکارات مختلف از جمله TRIP (4) با هدف ایجاد بسترهای تحقیقاتی نوآورانه که به طور مؤثر زمینه های دانش جدیدی را در زمینه های تحقیقاتی ایجاد می کند. فوجیتسو همچنین قصد دارد در تاریخ 10 اکتبر 2023 فناوری پیش‌بینی خود را برای تغییرات ساختاری پروتئین به عنوان یک ماژول مؤلفه اصلی نوآوری هوش مصنوعی Fujitsu Kozuchi (نام رمز) - پلتفرم هوش مصنوعی فوجیتسو آغاز کند. زیر فوجیتسو یوونسفوجیتسو که با هدف تحقق جهانی پایدار است، آن را تبلیغ می کند زندگی سالم، که تجربه زندگی همه را به حداکثر می رساند. فوجیتسو با توسعه فناوری هایی که نقاط قوت خود را در هوش مصنوعی و HPC ترکیب می کند، به کمک به حل مشکلات اجتماعی در زمینه پزشکی ادامه خواهد داد.

(1) رویه مرسوم:این به روشی برای ساخت دنباله ای از تغییر ساختاری یک پروتئین هدف اشاره دارد که در مقاله توضیح داده شده است.کینمن و همکاران (2023)]. در این روش، توالی با استفاده از هوش مصنوعی مولد موجود، cryoDRGN، ساخته می‌شود که توسط تعداد زیادی تصویر برون‌تابی از پروتئین هدف آموزش داده شده است.
(2) سوپر کامپیوتر فوگاکو:رایانه ای که در RIKEN به عنوان جانشین رایانه K نصب شده است. از ژوئن 2020 تا نوامبر 2021، در 4 دوره متوالی رتبه اول را در رتبه بندی ابررایانه ها به دست آورد. عملیات کامل در 4 مارس 9 آغاز شد.
(3) زمان را با پیش‌بینی تغییر ساختاری در پروتئین هدف از یک روز به دو ساعت کاهش دهید:اثر اعمال معمولا استفاده می شود داده های ریبوزومی به آن دو فناوری زمان معیار، یک روز، به زمان اجرای توضیح داده شده در مقاله [کینمن و همکاران (2023)].
(4) سفر :پلت فرم نوآوری پژوهشی تحول آفرین پلت فرم های RIKEN

درباره فوجیتسو

هدف فوجیتسو این است که با ایجاد اعتماد در جامعه از طریق نوآوری، جهان را پایدارتر کند. به عنوان شریک منتخب تحول دیجیتال برای مشتریان در بیش از 100 کشور، 124,000 کارمند ما برای حل برخی از بزرگترین چالش های پیش روی بشریت تلاش می کنند. طیف وسیعی از خدمات و راه‌حل‌های ما بر پایه پنج فناوری کلیدی استوار است: محاسبات، شبکه‌ها، هوش مصنوعی، داده‌ها و امنیت، و فناوری‌های همگرا، که برای ارائه تحول پایداری گرد هم می‌آوریم. Fujitsu Limited (TSE:6702) درآمد تلفیقی 3.7 تریلیون ین (28 میلیارد دلار آمریکا) را برای سال مالی منتهی به 31 مارس 2023 گزارش کرد و همچنان برترین شرکت خدمات دیجیتال در ژاپن از نظر سهم بازار باقی مانده است. اطلاعات بیشتر: www.fujitsu.com.

درباره مرکز علوم محاسباتی RIKEN

RIKEN بزرگترین موسسه تحقیقاتی جامع ژاپن است که به دلیل تحقیقات با کیفیت بالا در طیف متنوعی از رشته های علمی مشهور است. RIKEN که در سال 1917 به عنوان یک بنیاد تحقیقاتی خصوصی در توکیو تأسیس شد، از نظر اندازه و گستره به سرعت رشد کرده است و امروزه شبکه‌ای از مراکز و مؤسسات تحقیقاتی در سطح جهانی را در سراسر ژاپن شامل مرکز علوم محاسباتی RIKEN (R-CCS) در بر می‌گیرد. ابر کامپیوتر فوگاکو به عنوان مرکز رهبری محاسبات با کارایی بالا، R-CCS "علم محاسبات، از طریق محاسبات، و برای محاسبات" را بررسی می کند. نتایج کاوش - فناوری هایی مانند نرم افزار منبع باز - صلاحیت اصلی آن است. R-CCS در تلاش است تا شایستگی اصلی را افزایش دهد و فناوری ها را در سراسر جهان ترویج کند.

تماس با ما را فشار دهید

فوجیتسو محدودبخش روابط عمومی و سرمایه گذار سوالات

خوشمزهپست الکترونیک دفتر ترویج علوم محاسباتی: r-ccs-koho@ml.riken.jp

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/86962/3/