Fujitsu และ RIKEN พัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาแบบ AI โดยใช้ AI แบบกำเนิดเพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีน

โตเกียว, 10 ต.ค. 2023 – (JCN Newswire) – บริษัท ฟูจิตสึ จำกัด และแผนกแพลตฟอร์มการพัฒนายาที่ขับเคลื่อนด้วย HPC และ AI ของ RIKEN Center for Computational Science ได้ประกาศในวันนี้ว่าพวกเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาด้วย AI ที่สามารถทำนายการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของ โปรตีนจากภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นแผนที่ความหนาแน่น 3 มิติในขอบเขตกว้าง โดยใช้ generative AI ในเดือนมกราคม 2023 ทั้งสองฝ่ายมีแผนจะนำเสนอบทความเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้เพิ่มเติมที่งาน MICCAI 2023 ซึ่งเป็นการประชุมระดับนานาชาติชั้นนำด้านการประมวลผลภาพทางการแพทย์ 10 ตุลาคม 2023 (เวลาญี่ปุ่น)

ร่วมกับการประกาศนี้ ฟูจิตสึยังวางแผนที่จะเปิดตัวเทคโนโลยีการคาดการณ์สำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโปรตีนในวันที่ 10 ตุลาคม 2023 ในฐานะองค์ประกอบนวัตกรรม AI ของ ฟูจิตสึ โคซูจิ (ชื่อรหัส) – แพลตฟอร์ม AI ของฟูจิตสึซึ่งเป็นแพลตฟอร์ม AI ที่ให้ผู้ใช้สามารถทดสอบเทคโนโลยีขั้นสูงได้อย่างรวดเร็ว

ส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยร่วมที่เปิดตัวในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2022 ฟูจิตสึและ RIKEN ได้พัฒนาเทคโนโลยี generative AI ที่สามารถประมาณรูปแบบต่างๆ ของโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ และสัดส่วนที่เป็นไปได้จากภาพฉายภาพจำนวนมากที่ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตลอดจน เทคโนโลยีที่คาดการณ์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายจากสัดส่วนโดยประมาณ จากเทคโนโลยีทั้งสองนี้ ทั้งสองฝ่ายได้พัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาด้วย AI ที่สามารถทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนในวงกว้าง โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาทางไอทียุคต่อไป ซึ่งช่วยลดเวลาในการพัฒนาและต้นทุนของยาได้อย่างมาก การค้นพบ.

เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ได้รับโครงสร้างโปรตีนและการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำตามข้อมูลการทดลองโดยใช้เวลาน้อยกว่าขั้นตอนทั่วไปมากกว่าสิบเท่า (1) จึงทำให้เกิดนวัตกรรมในกระบวนการออกแบบยาที่จับกับโปรตีนเป้าหมาย เช่น แบคทีเรียและไวรัส

ในอนาคตข้างหน้า ฟูจิตสึและ RIKEN จะใช้เทคโนโลยี generative AI ที่พัฒนาขึ้นใหม่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักในการทำให้เทคโนโลยีการค้นพบยาไอทียุคหน้าสามารถวิเคราะห์ความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างโปรตีนเป้าหมายและแอนติบอดี และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับโลกของโมเลกุลที่มีปริมาณสูง ความแม่นยำและความเร็ว

พื้นหลัง

โปรตีนที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดในวงจรชีวิตและกลไกการเกิดโรคของสิ่งมีชีวิตมีความยืดหยุ่นสูงตามธรรมชาติและมีปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นๆ ในร่างกาย โดยการเปลี่ยนโครงสร้างโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น ในการพัฒนายาที่ระงับการติดเชื้อไวรัส เช่น โควิด-19 ซึ่งกระตุ้นการติดเชื้อโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนบนพื้นผิว จำเป็นต้องตรวจสอบสถานะโครงสร้างต่างๆ ของโปรตีน และการเปลี่ยนแปลงระหว่างโครงสร้างต่างๆ อย่างไร อย่างไรก็ตาม วิธีการวิเคราะห์โครงสร้างแบบเดิมๆ ต้องใช้ความเชี่ยวชาญและการลองผิดลองถูกในระดับสูง ซึ่งต้องใช้เวลาและค่าใช้จ่ายจำนวนมากเพื่อให้ได้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่แม่นยำ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ฟูจิตสึและ RIKEN ได้พัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาใหม่สองรายการต่อไปนี้โดยใช้ AI กำเนิด

สองเทคโนโลยีการค้นพบยา

ฟูจิตสึและ RIKEN พัฒนาเทคโนโลยีการค้นพบยาใหม่สองเทคโนโลยีโดยใช้ความรู้ความชำนาญที่ได้รับการปลูกฝังผ่านการพัฒนาเทคโนโลยีการเรียนรู้เชิงลึกของฟูจิตสึ และการประยุกต์ใช้ความรู้เกี่ยวกับการจำลองโมเลกุลการค้นพบยาของ RIKEN โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku (2). การรวมกันของทั้งสองเทคโนโลยีช่วยลดเวลาในการทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายจากหนึ่งวันเหลือสองชั่วโมง (3) ซึ่งมีส่วนช่วยเร่งและประสิทธิภาพของกระบวนการค้นพบยาสำหรับบริษัทยา รายละเอียดของแต่ละเทคโนโลยีมีดังนี้

1. เทคโนโลยี Generative AI ที่สามารถประมาณโครงสร้างโปรตีนในรูปแบบต่างๆ และสัดส่วนได้อย่างแม่นยำ

การทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายในช่วงกว้างที่แม่นยำนั้น ต้องใช้รูปแบบที่เป็นไปได้ของโครงสร้างและสัดส่วนที่แม่นยำ ในการศึกษานี้ ฟูจิตสึและ RIKEN ได้สร้างแผนที่ความหนาแน่น 3 มิติของโครงสร้างแต่ละส่วนขึ้นใหม่จากภาพฉายจำนวนมากและมุมที่สอดคล้องกันในช่วงเวลาที่กำหนด ในเวลาเดียวกัน ทั้งสองฝ่ายได้ประมาณสัดส่วนตามความถี่ของโครงสร้างที่สร้างขึ้นใหม่เพื่อเป็นเบาะแส

2. เทคโนโลยีสำหรับการทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโดยอาศัยคุณสมบัติมิติต่ำของโครงสร้างโปรตีน

เนื่องจากโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายมักจะแสดงออกมาด้วยข้อมูลที่มีมิติสูง จึงเป็นการยากที่จะทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการสร้างโครงสร้างใหม่โดยใช้เทคโนโลยี generative AI ของย่อหน้าก่อนหน้านี้ ฟูจิตสึและ RIKEN ได้แยกคุณลักษณะมิติต่ำของโครงสร้างออก ด้วยการใช้เทคโนโลยี generative AI ฟูจิตสึและ RIKEN วิเคราะห์ข้อมูลมิติต่ำและคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโดยการเรียกคืนแผนที่ความหนาแน่น 3 มิติ

รูปภาพ: โครงร่างของเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่ ตัวเข้ารหัสและตัวถอดรหัสได้รับการฝึกฝนเกี่ยวกับภาพที่ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ในปริมาณมากเพียงพอ หลังจากการฝึกอบรม เป็นไปได้ที่จะได้รับการกระจายในมิติต่ำที่สามารถวิเคราะห์ได้ 1) ในพื้นที่แฝงที่เทียบเท่ากับการกระจายตัวของโครงสร้าง 2) ซึ่งยากต่อการวิเคราะห์ ในเวลาเดียวกัน ตัวถอดรหัสสามารถกู้คืนแผนที่ความหนาแน่น 3 มิติต่างๆ ที่สอดคล้องกับคุณสมบัติขนาดต่ำ แผนในอนาคต

ในอนาคตข้างหน้า ฟูจิตสึและ RIKEN จะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการค้นพบยาแบบ AI ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักสำหรับการวิเคราะห์เชิงซ้อนระหว่างโปรตีนเป้าหมายและแอนติบอดี และสำหรับการทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลด้วยความแม่นยำและความเร็วสูง เพื่อสนับสนุนการตระหนักถึง Society5.0 ในด้านการแพทย์ RIKEN กำลังส่งเสริมการสร้างแพลตฟอร์ม DX การค้นคว้ายาบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku โดยมีเป้าหมายที่จะสร้างสรรค์กระบวนการค้นพบยาโดยใช้เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีใหม่ในการประมาณค่าต่างๆ สถานะโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมาย RIKEN กำลังส่งเสริมโครงการริเริ่มต่างๆ ต่อไป รวมถึง TRIP (4) มุ่งเป้าไปที่การสร้างแพลตฟอร์มการวิจัยเชิงนวัตกรรมที่สร้างความรู้ใหม่ๆ ในสาขาการวิจัยอย่างมีประสิทธิภาพ ฟูจิตสึยังวางแผนที่จะเริ่มนำเสนอเทคโนโลยีการคาดการณ์สำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโปรตีนในวันที่ 10 ตุลาคม 2023 ในฐานะโมดูลส่วนประกอบหลักของนวัตกรรม AI ของ Fujitsu Kozuchi (ชื่อรหัส) – Fujitsu AI Platform ภายใต้ ฟูจิตสึ ยูแวนซ์ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างโลกที่ยั่งยืน ฟูจิตสึกำลังส่งเสริม วิ่งเพื่อสุขภาพซึ่งเพิ่มประสบการณ์ชีวิตของทุกคนให้ถึงขีดสุด ฟูจิตสึจะยังคงมีส่วนร่วมในการแก้ไขปัญหาสังคมในสาขาการแพทย์ต่อไปโดยการพัฒนาเทคโนโลยีที่รวมจุดแข็งในด้าน AI และ HPC

(1) ขั้นตอนปกติ :นี่อ้างอิงถึงขั้นตอนสำหรับการสร้างลำดับของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายตามที่บรรยายไว้ในรายงาน [คินแมน และคณะ (2023)] ในขั้นตอนนี้ ลำดับจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ generative AI ที่มีอยู่ ซึ่งก็คือ cryoDRGN ซึ่งได้รับการฝึกฝนโดยภาพฉายภาพของโปรตีนเป้าหมายจำนวนมาก
(2) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ฟุกาคุ :คอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งที่ RIKEN เป็นตัวตายตัวแทนของคอมพิวเตอร์ K ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 2020 ถึงพฤศจิกายน 2021 ติดอันดับ 4 ใน 4 หมวดหมู่ในการจัดอันดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 9 สมัยติดต่อกัน เริ่มดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบในวันที่ 2021 มีนาคม XNUMX
(3) ลดเวลาด้วยการทำนายการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายจากหนึ่งวันเหลือสองชั่วโมง :ผลของการทาที่ใช้กันทั่วไป ข้อมูลไรโบโซม ถึงเทคโนโลยีทั้งสองนั้น เวลามาตรฐานในหนึ่งวัน หมายถึงเวลาการทำงานที่อธิบายไว้ในรายงาน [คินแมน และคณะ (2023)].
(4) การเดินทาง :แพลตฟอร์มนวัตกรรมการวิจัยเชิงเปลี่ยนแปลงของแพลตฟอร์ม RIKEN

เกี่ยวกับฟูจิตสึ

จุดประสงค์ของฟูจิตสึคือการทำให้โลกมีความยั่งยืนมากขึ้นด้วยการสร้างความไว้วางใจในสังคมผ่านนวัตกรรม ในฐานะพันธมิตรการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลที่ลูกค้าเลือกในกว่า 100 ประเทศ พนักงาน 124,000 คนของเราทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่มนุษยชาติต้องเผชิญ บริการและโซลูชันที่หลากหลายของเราใช้เทคโนโลยีหลัก 6702 อย่าง ได้แก่ คอมพิวเตอร์ เครือข่าย AI ข้อมูลและความปลอดภัย และเทคโนโลยีการหลอมรวม ซึ่งเรานำมารวมกันเพื่อส่งมอบการเปลี่ยนแปลงที่ยั่งยืน Fujitsu Limited (TSE:3.7) รายงานรายได้รวม 28 ล้านล้านเยน (31 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ) สำหรับปีงบการเงินที่สิ้นสุด ณ วันที่ 2023 มีนาคม XNUMX และยังคงเป็นบริษัทผู้ให้บริการด้านดิจิทัลอันดับต้น ๆ ในญี่ปุ่นตามส่วนแบ่งตลาด หาข้อมูลเพิ่มเติม: www.ฟูจิตสึ.com.

เกี่ยวกับ RIKEN Center for Computational Science

RIKEN เป็นสถาบันวิจัยที่ครอบคลุมที่ใหญ่ที่สุดในญี่ปุ่นซึ่งมีชื่อเสียงด้านการวิจัยคุณภาพสูงในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย RIKEN ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 1917 ในฐานะมูลนิธิการวิจัยเอกชนในโตเกียว เติบโตอย่างรวดเร็วทั้งในด้านขนาดและขอบเขต ปัจจุบันครอบคลุมเครือข่ายศูนย์วิจัยและสถาบันระดับโลกทั่วประเทศญี่ปุ่น รวมถึงศูนย์ RIKEN สำหรับวิทยาการคอมพิวเตอร์ (R-CCS) ซึ่งเป็นบ้านของ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku ในฐานะที่เป็นศูนย์กลางความเป็นผู้นำของการประมวลผลประสิทธิภาพสูง R-CCS จะสำรวจ "ศาสตร์แห่งการคำนวณ โดยการคำนวณ และสำหรับการคำนวณ" ผลลัพธ์ของการสำรวจ – เทคโนโลยีเช่นซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส – เป็นความสามารถหลัก R-CCS มุ่งมั่นที่จะเพิ่มความสามารถหลักและส่งเสริมเทคโนโลยีทั่วโลก

รายชื่อกด

บริษัท ฟูจิตสึ จำกัดฝ่ายประชาสัมพันธ์และนักลงทุนสัมพันธ์ สอบถามข้อมูล

RIKENสำนักงานส่งเสริมวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ E-mail: r-ccs-koho@ml.riken.jp

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/86962/3/