Fujitsu и RIKEN разрабатывают технологию поиска лекарств с использованием искусственного интеллекта, использующую генеративный искусственный интеллект для прогнозирования структурных изменений в белках

Fujitsu и RIKEN разрабатывают технологию поиска лекарств с использованием искусственного интеллекта, использующую генеративный искусственный интеллект для прогнозирования структурных изменений в белках

Отметка времени: 10 октября 2023 г., 3:29
Исходный узел: 2929086

ТОКИО, 10 октября 2023 г. – (JCN Newswire) – Компания Fujitsu Limited и подразделение платформы разработки лекарств на основе высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта Центра вычислительных наук RIKEN сегодня объявили, что они разработали технологию открытия лекарств на основе искусственного интеллекта, которая может предсказывать структурные изменения Белки из изображений электронного микроскопа в виде трехмерной карты плотности в широком диапазоне с использованием генеративного искусственного интеллекта в январе 3 года. Обе стороны также планируют представить доклад по этой технологии на MICCAI 2023, ведущей международной конференции в области обработки медицинских изображений, на 2023 октября 10 г. (по японскому времени).

В связи с этим объявлением Fujitsu также планирует сделать свою технологию прогнозирования структурных изменений белков доступной 10 октября 2023 года в качестве инновационного компонента искусственного интеллекта. Fujitsu Kozuchi (кодовое название) – платформа Fujitsu AI, платформа искусственного интеллекта, которая позволяет пользователям быстро тестировать передовые технологии.

В рамках совместного исследовательского проекта, запущенного в мае 2022 года, Fujitsu и RIKEN разработали генеративную технологию искусственного интеллекта, которая точно оценивает различные формы конформации целевого белка и их возможные пропорции на основе большого количества проекционных изображений, полученных с помощью электронной микроскопии, а также технология, которая предсказывает конформационные изменения целевого белка на основе предполагаемых пропорций. На основе этих двух технологий обе стороны разработали технологию поиска лекарств с помощью искусственного интеллекта, которая может предсказывать структурные изменения белка в широком диапазоне, с целью разработки ИТ-технологии открытия лекарств следующего поколения, которая значительно сокращает время разработки и стоимость лекарств. открытие.

Технология позволяет точно получать конформации и изменения белков на основе экспериментальных данных более чем в десять раз быстрее, чем традиционные процедуры (1), тем самым обеспечивая инновации в процессе разработки лекарств, которые связываются с целевыми белками, такими как бактерии и вирусы.

В дальнейшем Fujitsu и RIKEN будут использовать недавно разработанную технологию генеративного искусственного интеллекта в качестве одной из основных технологий для реализации ИТ-технологии открытия лекарств следующего поколения, которая сможет анализировать сложные взаимоотношения между целевыми белками и антителами и прогнозировать глобальные структурные изменения молекул с высокой точность и скорость.

проверка данных

Белки, которые активно участвуют в жизненных циклах и механизмах заболеваний живых организмов, по своей природе очень гибки и взаимодействуют с другими молекулами in vivo, изменяя конформацию своей структуры. Например, для разработки лекарств, подавляющих заражение вирусами, такими как COVID-19, которые стимулируют его заражение конформационными изменениями поверхностных белков, необходимо выяснить различные конформационные состояния белков и то, как они изменяются между конформациями. Однако традиционные методы структурного анализа требуют высокого уровня знаний и методов проб и ошибок, требуя значительного времени и затрат для получения точных конформационных изменений. Чтобы решить эту проблему, Fujitsu и RIKEN разработали следующие две новые технологии открытия лекарств с использованием генеративного искусственного интеллекта.

Две технологии открытия лекарств

Fujitsu и RIKEN разработали две новые технологии открытия лекарств, используя ноу-хау, полученные благодаря разработке технологии глубокого обучения Fujitsu, и применив знания молекулярного моделирования открытия лекарств RIKEN с использованием суперкомпьютера Fugaku (2). Сочетание двух технологий сократило время прогнозирования конформационных изменений целевого белка с одного дня до двух часов (3), тем самым способствуя ускорению и эффективности процесса разработки лекарств для фармацевтических компаний. Подробности о каждой технологии следующие:

1. Генеративная технология искусственного интеллекта, которая точно оценивает различные формы конформации белков и их пропорции.

Точное предсказание конформационных изменений целевого белка в широком диапазоне требует определения возможных форм конформации и их точных пропорций. В этом исследовании Fujitsu и RIKEN реконструировали трехмерную карту плотности каждой конформации на основе большого количества проекционных изображений и соответствующих углов в данный момент. В то же время обе стороны оценили эту долю на основе частоты реконструированной конформации в качестве подсказки.

2. Технология прогнозирования конформационных изменений на основе низкоразмерных особенностей конформации белка.

Поскольку конформация целевого белка обычно выражается с помощью многомерных данных, трудно напрямую предсказать конформационные изменения. Однако в процессе реконструкции конформации с помощью технологии генеративного искусственного интеллекта, описанной в предыдущем абзаце, Fujitsu и RIKEN извлекли низкоразмерную особенность конформации. Используя технологию генеративного искусственного интеллекта, Fujitsu и RIKEN проанализировали низкоразмерные данные и спрогнозировали конформационные изменения, восстановив трехмерные карты плотности.


Изображение: Краткое описание недавно разработанной технологии Кодер и декодер обучаются на изображениях, полученных в достаточно больших количествах с помощью микроскопа. После обучения можно получить анализируемое низкоразмерное распределение 1) в скрытом пространстве, эквивалентное структурному распределению 2), которое трудно анализировать. В то же время декодер может восстанавливать различные трехмерные карты плотности, соответствующие низкоразмерным объектам. Планы на будущее

В дальнейшем Fujitsu и RIKEN будут использовать недавно разработанную технологию искусственного интеллекта для поиска лекарств в качестве одной из основных технологий для анализа комплексов между целевыми белками и антителами, а также для прогнозирования структурных изменений в молекулах с высокой точностью и скоростью. Чтобы внести свой вклад в реализацию Общества 5.0 в области медицины, RIKEN продвигает создание DX-платформы для поиска лекарств на суперкомпьютере Fugaku, стремясь внедрить инновации в процесс открытия лекарств, используя его в качестве одной из новых технологий для оценки различных структурные состояния белков-мишеней. RIKEN продолжает продвигать различные инициативы, включая TRIP (4), направленный на создание инновационных исследовательских платформ, которые эффективно генерируют новые области знаний в различных областях исследований. Fujitsu также планирует начать предлагать свою технологию прогнозирования структурных изменений белков 10 октября 2023 года в качестве основного компонента инновационного искусственного интеллекта Fujitsu Kozuchi (кодовое название) — Fujitsu AI Platform. Под Фуджицу Уванс, целью которой является создание устойчивого мира, компания Fujitsu продвигает Здоровый образ жизни, что максимизирует жизненный опыт каждого. Fujitsu продолжит вносить свой вклад в решение социальных проблем в сфере медицины, разрабатывая технологии, объединяющие ее сильные стороны в области искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений.

(1) Обычная процедура:Имеется в виду процедура построения последовательности конформационных изменений целевого белка, описанная в статье [Кинман и др. (2023)]. В этой процедуре последовательность конструируется с использованием существующего генеративного искусственного интеллекта криоDRGN, который обучен на большом количестве проекционных изображений целевого белка.
(2) Суперкомпьютер Фугаку:Компьютер, установленный в RIKEN в качестве преемника компьютера K. С июня 2020 г. по ноябрь 2021 г. он занимал первое место в 4 категориях рейтинга суперкомпьютеров 4 срока подряд. Полноценная эксплуатация началась 9 марта 2021 года.
(3) Сократить время прогнозирования конформационного изменения целевого белка с одного дня до двух часов:Эффект от применения часто используемых данные рибосомы к этим двум технологиям. Контрольное время, один день, относится к времени работы, описанному в статье [Кинман и др. (2023)].
(4) ПУТЕШЕСТВИЕ :Инновационная платформа трансформационных исследований платформ RIKEN

О Fujitsu

Цель Fujitsu — сделать мир более устойчивым, укрепляя доверие общества с помощью инноваций. Являясь предпочтительным партнером по цифровым преобразованиям для клиентов в более чем 100 странах, наши 124,000 6702 сотрудников работают над решением некоторых из самых серьезных проблем, стоящих перед человечеством. Наш спектр услуг и решений опирается на пять ключевых технологий: вычисления, сети, искусственный интеллект, данные и безопасность и конвергентные технологии, которые мы объединяем для обеспечения устойчивого преобразования. Fujitsu Limited (TSE:3.7) сообщила о консолидированной выручке в размере 28 трлн иен (31 млрд долларов США) за финансовый год, закончившийся 2023 марта XNUMX года, и остается ведущей компанией цифровых услуг в Японии по доле рынка. Узнать больше: www.fujitsu.com.

О Центре вычислительных наук RIKEN

RIKEN - крупнейшее в Японии комплексное исследовательское учреждение, известное высококачественными исследованиями в различных научных дисциплинах. Основанный в 1917 году как частный исследовательский фонд в Токио, RIKEN быстро вырос в размерах и масштабах, сегодня он включает сеть исследовательских центров и институтов мирового уровня по всей Японии, включая Центр вычислительных наук RIKEN (R-CCS), где находится суперкомпьютер Fugaku. Являясь лидером в области высокопроизводительных вычислений, R-CCS исследует «науку вычислений, вычислений и вычислений». Результаты исследования - такие технологии, как программное обеспечение с открытым исходным кодом - являются его основной компетенцией. R-CCS стремится повысить основную компетенцию и продвигать технологии по всему миру.

Контакты для прессы

Fujitsu LimitedОтдел по связям с общественностью и инвесторами Запросы

RIKENЭлектронная почта отдела продвижения вычислительной науки: r-ccs-koho@ml.riken.jp

Отметка времени:

Больше от Лента новостей JCN