Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Искусственный интеллект поможет предвидеть снижение эффекта таблеток
В Сколтехе предложили использовать так называемые машинно-обучаемые потенциалы для ускорения проверки веществ на наличие стабильных полиморфов. Перейдя от неорганических к молекулярным кристаллам, ученые продемонстрировали, что эти потенциалы могут принести пользу в разработке лекарств, ускоряя скрининг полиморфных форм активных веществ в тысячу раз и более.
Полиморфизм молекулярных кристаллов не звучит как то, чему место на кухне, но бывает и такое. Шоколад, например, если пролежит слишком долго на полке, становится подозрительным: он вроде не испорчен, но что-то с ним не так. Что случилось с его молекулами?
Основной компонент шоколада — какао-масло, и с химической точки зрения полежавшая в шкафу плитка — это все то же какао-масло. Только его молекулы пересобрались в другую, «невкусную» кристаллическую структуру. Но «полиморфный» шоколад не самое страшное: оказывается, подобные процессы могут ослаблять действие лекарств.
Полиморфами называются разные кристаллические формы, которые одно и то же вещество принимает в зависимости от внешних условий. У какао-масла, например, шесть таких форм, и на фабрике используют разного рода трюки, связанные с изменением температуры, чтобы из первых четырех полиморфов получить как можно больше пятого — именно он придает шоколаду блеск, текстуру и заставляет его таять во рту и ломаться с характерным шоколадным звуком. Однако после долгого хранения пятый полиморф начинает переходить в менее аппетитный шестой. При чем здесь лекарства?
«В 1985 году открыли вещество ротиготин, и долгое время был известен только один его полиморф. В 2007 году препарат получил одобрение как лекарство в форме пластыря от болезни Паркинсона. А через год выяснилось, что существует другой, более устойчивый и менее растворимый полиморф, и это вызвало большой резонанс и огромные убытки у производителя: препарат спешно отозвали с рынка и дорабатывали. Растворимость — одно из тех свойств, которые важны для действия лекарств, но зависят не от химического состава, а от кристаллической формы, которую принимают молекулы действующего вещества в таблетке или, как в данном случае, в пластыре», — пояснил научный сотрудник Центра искусственного интеллекта Сколтеха Никита Рыбин.
Совместно с коллегами Рыбин опубликовал в журнале Physical Chemistry Chemical Physics исследование, поддержанное грантом РНФ, в котором предлагается использовать так называемые машинно-обучаемые потенциалы для ускорения проверки веществ на наличие стабильных полиморфов, чтобы избежать подобных скандалов с другими препаратами в будущем. Авторы работы испытали свой подход на хорошо изученных молекулах глицина и бензола, верно предсказав известные устойчивые полиморфы этих веществ и задействовав при этом ограниченные вычислительные ресурсы.
«Можно предсказывать свойства в лоб, путем прямых квантово-механических расчетов. Именно так поступили победители недавнего соревнования, которое ежегодно проводится кембриджской некоммерческой организацией CCDC с тех пор, как случилась история с ротиготином, — рассказал Рыбин. — Но такой подход непригоден для фармкомпаний, которым нужно проводить скрининг миллионов возможных активных веществ. Моделирование с квантово-механической точностью, равно как и физические эксперименты, подключаются на финальной стадии, когда список веществ-кандидатов уже сузили хотя бы до нескольких десятков. Поэтому все ищут способы ускорить моделирование».
Один из самых многообещающих подходов — машинно-обучаемые потенциалы межатомного взаимодействия. Это такие модели, обученные на данных из небольшого количества вычислительных экспериментов, которые выполнены на меньшем масштабе, зато с полной квантово-механической точностью. В итоге модель большего масштаба дает сравнимую с квантово-механическими расчетами точность, причем за счет значительно более простых вычислений. Если исключить этот промежуточный шаг с машинным обучением и считать напрямую, при выходе на масштаб, где видны интересующие ученых физические свойства, вычисления становятся неподъемными.
Научная группа соавтора исследования профессора Центра ИИ Сколтеха и заведующего Лабораторией методов искусственного интеллекта для разработки материалов Александра Шапеева уже применяла машинно-обучаемые потенциалы в поиске материалов для ядерной энергетики и авиастроения. Теперь, перейдя от неорганических к молекулярным кристаллам, коллектив продемонстрировал, что эти потенциалы могут принести пользу и в разработке лекарств, ускоряя скрининг полиморфных форм активных веществ в тысячу раз и более.
Тщательная проверка физических свойств действующего вещества лекарств в форме таблеток или пластырей позволит производителям заранее предвидеть проблемы с недостаточной растворимостью, ухудшением качества при нагреве, на открытом воздухе и проч. и избежать неприятных сюрпризов. Для этого научная группа из Сколтеха планирует перейти к более сложно устроенным и фармакологически значимым соединениям, а также доработать методику, чтобы она учитывала влажность воздуха и другие параметры среды.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
ПонятноИз-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
ПонятноНаши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноМы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии