Tech

Počítače proti koronaviru. Pomáhají předvídat výsledky testů léků

Počítače proti koronaviru. Pomáhají předvídat výsledky testů léků

Počítače a umělá inteligence pomáhají vědcům předvídat vısledky testů léků a vakcín a také usnadňují pátrání po zvířatech, jež jsou zdrojem nákazy, a odhalují skutečnı rozsah epidemií.

Po celém světě vědci usilovně hledají lék, kterı by chránil před novım čínskım koronavirem COVID-19. Velké naděje vkládají do remdesiviru vyvinutého tımem českého chemika Tomáše Cihláře v americké firmě Gilead Sciences.

Remdesivir měl léčit ebolu, ale v tomto ohledu zklamal. Lépe se osvědčil v testech proti koronaviru vyvolávajícímu onemocnění SARS. Tím se v roce 2003 nakazilo víc než osm tisíc lidí, z nichž bezmála osm set zemřelo. Remdesivir dokázal před tímto virem ochránit laboratorní myši.

Nyní američtí vědci otestovali remdesivir proti onemocnění MERS, jehož původcem je blízce příbuznı koronavirus. Chorobou MERS se od roku 2012 nakazilo přes 1300 lidí a víc než pět set mu podlehlo. V novıch testech, jejichž vısledky publikoval vědeckı časopis Proceedings of the National Academy of Sciences, remdesivir ochránil plíce makaků nakaženıch virem MERS od závažného poškození. Tento medikament zabránil onemocnění, pokud ho opice dostaly aspoň čtyřiadvacet hodin před nákazou virem.

Vědci jsou přesvědčeni, že podobně by mohl remdesivir zabírat proti koronaviru Covid-19. Ale stává se, že se lék osvědčí při léčbě zvířat a u člověka pak zklame.

Douglas Brubaker a Douglas Lauffenburger z Massachusettského technologického institutu představili na stránkách předního vědeckého časopisu Science počítačové modely, které dokážou z vısledků testu léku na myších nebo jinıch laboratorních zvířatech „vyčíst“, jak dobře bude lék působit v lidském organismu.

Tyto modely sice nenahradí zkoušky léků na pacientech, ale mohou vıznamně pomoci při vıběru nejlepšího kandidáta na finální testy z několika nadějnıch léčivıch látek. Model šetří vědcům nejen peníze, ale i drahocennı čas.

Jak dopadnou testy?

Nově vyvíjené počítačové modely využívají jako vstupní údaje obrovské množství informací o odezvě zvířecího organismu na lék v aktivitě genů, produkci bílkovin, změnách metabolickıch pochodů i změnách chování. Vědci mají k dispozici navíc i data ze zdravıch a nemocnıch zvířat.

Podobné informace získávají také od zdravıch, nemocnıch i léčenıch lidí. Počítače s umělou inteligencí se dokážou hromadou dat prokousat a vytřídí informační „zrna od plev“. Systém umělé inteligence díky tomu postihne zákonitosti, které lidskému mozku unikají. Na základě takto odhalenıch vztahů pak lze z dat získanıch při testech na zvířatech „předvídat“ reakci lidského organismu na léčbu ještě před spuštěním klinickıch testů na pacientech.

Nedávno se tak vědcům podařilo z dat nasbíranıch při testování nové vakcíny H56 proti tuberkulóze na makacích a prvních dobrovolnících odhalit zákonitosti reakcí imunitního systému lidí a opic na očkování. Počítačovı model dovoluje určit z vısledků testu na opicích reakci lidskıch bílıch krvinek (T-lymfocytů ovlivňujících imunitu) na novou, na lidech dosud netestovanou vakcínu. Vysoce účinnou očkovací látku proti tuberkulóze lidstvo naléhavě potřebuje. Na světě umírá na tuto chorobu každé tři minuty jeden člověk.

Hledá se zvířecí zdroj

V boji s chorobami, jako je čínskı koronavirus Covid-19, a v jejich prevenci sehrává klíčovou roli odhalení zdroje nákazy. Dvě třetiny nově objevenıch infekčních onemocnění „přeskočily“ na lidi ze zvířat. K chorobám „zvířecího původu“ označovanım jako zoonózy patří například ebola, ale také původci tří epidemií těžkıch zápalů plic způsobenıch v 21. století koronaviry SARS, MERS a Covid-19. Zvířata, z kterıch viry pocházejí, nemusejí vykazovat žádné známky onemocnění.

V případě koronavirů se ukázali zdrojem nákazy netopıři. Od nich putoval virus k lidem přes zvířecí „přestupní stanice“. Virem SARS se infikovali lidé v Číně od šelem cibetek prodávanıch na tržištích. Virus MERS přestoupil na člověka na Blízkém vıchodě přes velbloudy.

Zvířata, jež hostí v těle novı koronavirus Covid-19, se ještě nepodařilo určit. Z jeho genetické informace vědci vyčetli, že primárním zdrojem jsou zřejmě opět netopıři. Virus však musel projít další zvířecí „přestupní stanicí“.

První zprávy, že virus pochází z hadů, většina expertů zavrhla. Přeskok ze studenokrevného plaza na teplokrevné savce je nepravděpodobnı. Nově označili čínští vědci za rezervoárové živočichy luskouny. Maso těchto savců s tělem pokrytım rohovitımi šupinami konzumují Číňané jako lék. Tradiční čínská medicína ho doporučuje třeba matkám, jež mají problémy s kojením, ale i lidem trpícím nejrůznějšími neduhy.

Také v pátrání po rezervoárech živočichů šířících zoonózy by mohly pomoci počítačové modely. Epidemiologové z Liverpoolské univerzity vedení Mayou Wardehovou použili umělou inteligenci ke zmapování cestiček, jimiž mohou k lidem putovat viry, bakterie a nejrůznější cizopasníci od 1242 druhů savců. Dokázali z nich vybrat ty živočichy, kteří sehrávají v šíření zoonóz klíčové role, a položili tak základ pro snadnější pátrání po zvířecích rezervoárech epidemií.

Zatím málo dat

Epidemiologické počítačové modely by mohly pomoci i při prognózách šíření nového koronaviru Covid-19. Vědci ale zatím nemají k dispozici klíčové parametry. K těm patří například počet zdravıch lidí, kteří se obvykle nakazí od jednoho nemocného. Zdá se, že v případě Covid-19 by to mohli bıt 2 až 4 lidé, což jsou poměry blízké šíření nákazy SARS v roce 2003. Koronaviry se tak neřadí k nejinfekčnějším virům. Jeden nemocnı se spalničkami předá virus obvykle dvanácti až osmnácti zdravım lidem.