Výzkum bez zvířat: Technologie dláždící cestu pro budoucnost biomedicíny

S rychlým rozvojem umělé inteligence (AI) vědci postupně nahrazují zvířecí modely chytřejšími, rychlejšími, přesnějšími a humánnějšími technologiemi.

Využívání zvířat v biomedicínském výzkumu existuje po staletí - Foto: AI

Omezení zvířecích modelů

Myši, králíci, opice a mnoho dalších zvířat jsou laboratorními společníky po generace. Používají se k testování toxicity léků, studiu nemocí a testování nových léčebných postupů. Rostoucí množství vědeckých důkazů však naznačuje, že studie na zvířatech ne vždy přesně odrážejí biologické reakce u lidí.

Podle amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) až 90 % léků, které vykazovaly pozitivní výsledky u zvířat, selhává při testování na lidech. Důvodem jsou významné rozdíly v genech, biologických strukturách a imunitních systémech mezi lidmi a zvířaty, které ztěžují efektivní přenos dat získaných od zvířat.

Kromě toho je udržování modelů výzkumu na zvířatech časově náročné, nákladné a způsobuje etické kontroverze. To je motivací pro vědce k hledání alternativních řešení a umělá inteligence je jedním ze slibných směrů.

Umělá inteligence: filtrování dat a biologická simulace

Umělá inteligence dokáže zpracovat a analyzovat obrovské množství dat, které lidé nedokážou zpracovat v krátkém čase. V biomedicínském výzkumu dokáže umělá inteligence prozkoumat stovky tisíc vědeckých prací, analyzovat molekulární strukturu desítek tisíc sloučenin, předpovídat toxicitu, účinnost a mechanismus účinku léků na lidské tělo bez nutnosti testování na zvířatech.

Nedávná studie v USA ukázala, že umělá inteligence dokáže předpovědět toxicitu sloučeniny pro játra s přesností až 87 %, což je výrazně více než u mnoha současných testovacích metod. Vědci dokonce simulovali více než 100 000 „virtuálních myší“ na počítačovém systému, aby otestovali účinnost léku, což je něco, co v reálném světě nelze z etických a finančních důvodů provést.

Umělá inteligence se také používá ve výzkumu vakcín proti COVID-19, což výrazně zkracuje dobu vývoje. S pomocí umělé inteligence mohou vědci rychle identifikovat oblasti virových proteinů (epitopy), které pravděpodobně vyvolají imunitní odpověď, a tím navrhnout účinné vakcíny, aniž by bylo nutné v mnoha raných fázích používat tradiční myší modely.

Umělá inteligence nefunguje sama o sobě, ale často se kombinuje s biotechnologiemi, jako jsou organoidy, tkáně vytištěné na 3D tiskárně nebo multiorgánové systémy (tělo na čipu). Tyto modely využívají lidské buňky k simulaci biologických funkcí jater, srdce, mozku... a v kombinaci s umělou inteligencí dokáže systém analyzovat komplexní reakce na léky nebo onemocnění v prostředí, které se velmi podobá lidskému tělu.

Například umělá plicní tkáň připojená k umělé inteligenci za účelem posouzení úrovně penetrace viru SARS-CoV-2 poskytla výsledky srovnatelné s experimenty na myších, ale mnohem rychlejší a přesnější. Na základě toho lze testy provádět personalizovaným způsobem na základě pacientových vlastních kmenových buněk, namísto použití standardizovaných zvířecích modelů jako dříve.

Formování éry bez zvířat v biomedicínském výzkumu

Kombinace umělé inteligence a biotechnologií otevírá cestu pro novou éru výzkumu bez zvířat, která nejen snižuje náklady a čas, ale také zlepšuje přesnost predikce účinků léků, zejména s tím, jak se personalizovaná medicína stává běžnou.

Mnoho zemí, včetně Spojených států, začalo uvolňovat předpisy vyžadující testování léků na zvířatech před provedením klinických studií. To je jasný signál, že se vědecký svět mění a postupně směřuje k efektivnějšímu, humánnějšímu a modernějšímu výzkumnému modelu s pomocí umělé inteligence.

MINH HAI

Zdroj: https://tuoitre.vn/nghien-cuu-khong-dong-vat-cong-nghe-mo-loi-cho-y-sinh-tuong-lai-20250609142417126.htm