The medical potential of AI and metabolites | Leila Pirhaji

Переводчик: Elena McDonnell Редактор: Péter Pallós

In 2003,

В 2003 году,

when we sequenced the human genome,

когда было выполнено секвенирование генома человека,

we thought we would have the answer to treat many diseases.

все думали, что это поможет найти способы лечения многих заболеваний.

But the reality is far from that,

Но на самом деле всё далеко не так,

because in addition to our genes,

потому что не только наши гены,

our environment and lifestyle could have a significant role

но и окружающая среда и наш образ жизни значительно влияют

in developing many major diseases.

на развитие многих серьёзных заболеваний.

One example is fatty liver disease,

Один из примеров — стеатоз печени,

which is affecting over 20 percent of the population globally,

которым страдает более 20 процентов населения земного шара.

and it has no treatment and leads to liver cancer

Он неизлечим и прогрессирует, приводя к раку печени

or liver failure.

или печёночной недостаточности.

So sequencing DNA alone doesn't give us enough information

Поэтому секвенирование ДНК само по себе не даёт нам достаточно информации,

to find effective therapeutics.

чтобы найти эффективный курс лечения.

On the bright side, there are many other molecules in our body.

С другой стороны, в нашем организме много других молекул.

In fact, there are over 100,000 metabolites.

В нём более 100 000 метаболитов.

Metabolites are any molecule that is supersmall in their size.

Метаболиты — это очень мелкие молекулы.

Known examples are glucose, fructose, fats, cholesterol --

Хорошо знакомые нам метаболиты — это глюкоза, фруктоза, жиры, холестерин;

things we hear all the time.

мы слышим о них постоянно.

Metabolites are involved in our metabolism.

Метаболиты участвуют в процессе обмена веществ.

They are also downstream of DNA,

Кроме этого, они находятся по нисходящей от ДНК,

so they carry information from both our genes as well as lifestyle.

то есть несут информацию как о генах, так и о нашем образе жизни.

Understanding metabolites is essential to find treatments for many diseases.

Метаболиты критически важны для нахождения способов лечения многих заболеваний.

I've always wanted to treat patients.

Я всегда хотела лечить людей.

Despite that, 15 years ago, I left medical school,

Но несмотря на это, 15 лет назад я бросила медицинский университет,

as I missed mathematics.

потому что мне не хватало математики.

Soon after, I found the coolest thing:

Вскоре после этого я с удивлением узнала,

I can use mathematics to study medicine.

что могу использовать математику для изучения медицины.

Since then, I've been developing algorithms to analyze biological data.

С тех пор я разрабатываю алгоритмы анализа биологических данных.

So, it sounded easy:

Казалось бы, это так просто:

let's collect data from all the metabolites in our body,

нужно просто собрать данные всех метаболитов в организме,

develop mathematical models to describe how they are changed in a disease

разработать математические модели, описывающие их изменения при болезни,

and intervene in those changes to treat them.

и противостоять этим изменениям в ходе лечения.

Then I realized why no one has done this before:

А потом я поняла, почему никто не сделал этого до нас.

it's extremely difficult.

Это очень сложно.

(Laughter)

(Смех)

There are many metabolites in our body.

В нашем организме очень много метаболитов.

Each one is different from the other one.

И все они очень разные.

For some metabolites, we can measure their molecular mass

Молекулярную массу некоторых метаболитов можно измерить

using mass spectrometry instruments.

с помощью масс-спектрометрических инструментов.

But because there could be, like, 10 molecules with the exact same mass,

Но так как возможно такое, что у нас будет 10 молекул с одинаковой массой,

мы не будем знать, какие именно это молекулы.

we don't know exactly what they are,

and if you want to clearly identify all of them,

И если мы хотим точно опознать их,

you have to do more experiments, which could take decades

нужны дополнительные эксперименты, на которые могут уйти десятилетия

and billions of dollars.

и миллиарды долларов.

So we developed an artificial intelligence, or AI, platform, to do that.

Поэтому мы разработали для этого искусственный интеллект, или ИИ.

We leveraged the growth of biological data

Мы воспользовались ростом биологических данных

and built a database of any existing information about metabolites

и создали базу данных всей существующей информации о метаболитах

and their interactions with other molecules.

и их взаимодействиях с другими молекулами.

We combined all this data as a meganetwork.

Мы объединили все эти данные, создав мегасеть.

Then, from tissues or blood of patients,

Теперь, используя ткани и кровь пациентов,

we measure masses of metabolites

мы измеряем массу метаболитов

and find the masses that are changed in a disease.

и находим те, которые изменяются в ходе заболевания.

But, as I mentioned earlier, we don't know exactly what they are.

Но, как я уже говорила, мы не знаем, какие именно это метаболиты.

A molecular mass of 180 could be either the glucose, galactose or fructose.

Глюкоза, галактоза и фруктоза имеют молекулярную массу 180.

They all have the exact same mass

У них совершенно одинаковая масса,

but different functions in our body.

но они выполняют разные функции в организме.

Our AI algorithm considered all these ambiguities.

Наш алгоритм ИИ учёл все эти неопределённости.

It then mined that meganetwork

Затем он прошёл по этой мегасети

to find how those metabolic masses are connected to each other

в поисках таких связей масс метаболитов друг с другом,

that result in disease.

которые вызывают заболевание.

And because of the way they are connected,

То, как они связаны,

then we are able to infer what each metabolite mass is,

позволяет нам определить массу каждого метаболита,

like that 180 could be glucose here,

например, здесь 180 — это глюкоза,

and, more importantly, to discover

и, что особенно важно, понять,

how changes in glucose and other metabolites

как изменения глюкозы и других метаболитов

lead to a disease.

приводят к заболеваниям.

This novel understanding of disease mechanisms

Это новое понимание механизмов заболеваний

then enable us to discover effective therapeutics to target that.

позволяет нам находить эффективные способы лечения.

So we formed a start-up company to bring this technology to the market

Мы создали стартап, чтобы вывести эту технологию на рынок

and impact people's lives.

и помогать людям.

Now my team and I at ReviveMed are working to discover

Я и моя команда в ReviveMed работаем над поиском способов лечения заболеваний,

therapeutics for major diseases that metabolites are key drivers for,

для которых метаболиты являются ключевыми факторами,

like fatty liver disease,

например, стеатоза печени.

because it is caused by accumulation of fats,

Он вызван накоплением в печени жиров,

which are types of metabolites in the liver.

которые представляют собой один из видов метаболитов.

As I mentioned earlier, it's a huge epidemic with no treatment.

Как я уже говорила, это серьёзная эпидемия, и заболевание неизлечимо.

And fatty liver disease is just one example.

И стеатоз печени — это лишь один пример.

Moving forward, we are going to tackle hundreds of other diseases

В дальнейшем мы планируем работать с сотнями других заболеваний,

with no treatment.

для которых пока нет лекарств.

And by collecting more and more data about metabolites

Собирая всё больше данных о метаболитах

and understanding how changes in metabolites

и анализируя, как изменения в них

leads to developing diseases,

приводят к заболеваниям,

our algorithms will get smarter and smarter

наши алгоритмы будут становиться умнее

to discover the right therapeutics for the right patients.

и помогут нам находить курсы лечения для конкретных пациентов.

And we will get closer to reach our vision

Мы приблизимся к нашей цели спасения человеческих жизней

of saving lives with every line of code.

с помощью каждой строки кода.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)