科學(xué)家們開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，該方法可以處理大量數(shù)據(jù)，以幫助確定哪些現(xiàn)有藥物可以改善未開處方的疾病的療效。這項工作的目的是加快藥物再利用的步伐，這不是一個新概念-想想肉毒桿菌注射液，最初被批準(zhǔn)用于治療雙眼，現(xiàn)在是偏頭痛治療和頂級美容策略，以減少皺紋的出現(xiàn)。

但是，要獲得這些新用途，通常需要進(jìn)行偶然性，耗時且昂貴的隨機(jī)臨床試驗，以確保被認(rèn)為對一種疾病有效的藥物可用于治療其他疾病。

俄亥俄州立大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了一個框架，該框架將龐大的患者護(hù)理相關(guān)數(shù)據(jù)集與強(qiáng)大的計算功能相結(jié)合，從而得出了經(jīng)過重新調(diào)整用途的候選藥物以及這些現(xiàn)有藥物對確定結(jié)果集的估計效果。

盡管這項研究的重點是為預(yù)防冠心病患者心力衰竭和中風(fēng)而提議的藥物重新用途，但該框架具有靈活性，可以應(yīng)用于大多數(shù)疾病。

高級作者，計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)和生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)助理教授張平說：“這項工作表明了如何利用人工智能對患者進(jìn)行藥物測試，并加快假設(shè)的產(chǎn)生并可能加快臨床試驗的速度。”在俄亥俄州立大學(xué)。“但是我們永遠(yuǎn)不會取代醫(yī)生-藥物決策將始終由臨床醫(yī)生做出。”

這項研究今天發(fā)表在《自然機(jī)器智能》上。

重新調(diào)整藥物用途是一項有吸引力的追求，因為它可以降低與新藥安全性測試相關(guān)的風(fēng)險，并大大減少將藥物投入臨床使用所需的時間。

隨機(jī)臨床試驗是確定藥物對疾病的有效性的金標(biāo)準(zhǔn)，但是Zhang指出，機(jī)器學(xué)習(xí)可以解釋大量人群中數(shù)百或數(shù)千個人類差異，這可能會影響藥物在體內(nèi)的工作方式。這些因素或混雜因素，從年齡，性別和種族到疾病的嚴(yán)重程度以及其他疾病的存在，在該框架所基于的深度學(xué)習(xí)計算機(jī)算法中充當(dāng)參數(shù)。

該信息來自“現(xiàn)實證據(jù)”，這是關(guān)于通過電子醫(yī)療記錄或保險索賠和處方數(shù)據(jù)捕獲的數(shù)百萬患者的縱向觀察數(shù)據(jù)。

張博士說：“現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)有這么多混雜因素。這就是我們必須引入能夠處理多個參數(shù)的深度學(xué)習(xí)算法的原因。”張教授說，他是醫(yī)學(xué)人工智能實驗室的負(fù)責(zé)人，也是轉(zhuǎn)化實驗室的核心成員。俄亥俄州立大學(xué)數(shù)據(jù)分析研究所。“如果我們有成百上千的混雜因素，那么沒有人可以與之合作。因此，我們必須使用人工智能來解決問題。

張說：“我們是第一個介紹使用深度學(xué)習(xí)算法來處理現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)，控制多個混雜因素并模擬臨床試驗的團(tuán)隊。”

該研究小組使用了近120萬心臟病患者的保險理賠數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)提供了有關(guān)他們指定的治療方法，疾病結(jié)局以及潛在混雜因素的各種價值的信息。深度學(xué)習(xí)算法還具有在每次就診，處方和診斷測試中考慮每位患者經(jīng)驗中時間流逝的能力。藥物的模型輸入基于其有效成分。

為了進(jìn)行分析，研究人員應(yīng)用了所謂的因果推理理論，對將在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)的活性藥物和安慰劑患者進(jìn)行了分類。該模型跟蹤了兩年的患者，并比較了該患者的疾病狀況，是否服藥，服用了哪些藥物以及何時開始治療。

張說：“通過因果推論，我們可以解決多種治療方法的問題。我們沒有回答藥物A或藥物B是否對這種疾病有效，而是弄清楚哪種治療方法效果更好。”

他們的假設(shè)：該模型將識別可降低冠心病患者心力衰竭和中風(fēng)風(fēng)險的藥物。

該模型產(chǎn)生了九種可能被認(rèn)為可以提供這些治療益處的藥物，其中三種目前正在使用中-意味著該分析確定了六種候選藥物用于再利用。除其他發(fā)現(xiàn)外，分析還表明，用于治療抑郁癥和焦慮癥的糖尿病藥物，二甲雙胍和依他普侖可降低模型患者的心力衰竭和中風(fēng)風(fēng)險。事實證明，目前正在測試這兩種藥物對心臟病的功效。

張強(qiáng)調(diào)，該團(tuán)隊在此案例研究中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容并不比他們到達(dá)那里的方式重要。

他說：“我的動機(jī)是與其他專家一起運用這種方法來尋找無需任何當(dāng)前治療方法即可治療疾病的藥物。這非常靈活，我們可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。” 如果您可以定義疾病的結(jié)果，那么該通用模型可以應(yīng)用于任何疾病。”

標(biāo)簽： 人工智能