软件允许研究人员虚拟肿瘤生长和治疗

开拓新的研究为人工智能开发的纳米药物铺平了道路,目标肿瘤细胞更有效率。

EVONANO平台允许科学家成长虚拟肿瘤和使用人工智能自动优化设计的纳米颗粒治疗。

虚拟肿瘤生长和治疗的能力是一个重要的一步开发新的治疗癌症。重要的是,科学家们可以使用虚拟肿瘤nanoparticle-based优化设计药物在实验室测试之前或病人。

这篇论文,“进化计算平台的自动发现人们对癌症治疗,”发表在《自然》杂志计算材料,是欧洲项目的结果EVONANO其中包括Sabine Hauert博士Namid Stillman博士和布里斯托尔大学的博士和由Igor Balaz诺维萨德大学。

“模拟使我们能够测试许多治疗,很快,和各种各样的肿瘤。我们仍然在虚拟肿瘤的早期阶段,由于疾病的复杂性,但希望这些简单的数字肿瘤可以帮助我们更有效地设计纳米药物对癌症,”Hauert博士说。

Hauert博士说有软件虚拟肿瘤生长和治疗可能有助于癌症靶向治疗的发展。

“未来,创造一个数字双病人肿瘤可以使新的纳米颗粒治疗专业的设计他们的需求,而不需要大量的试验和错误或实验室工作,这通常是昂贵的和有限的能力快速迭代的解决方案适合个别病人,“Hauert博士说。

Nanoparticle-based药物可能改善为目标的癌细胞。这是因为粒子是微小的车辆,可以被设计用来运输药物肿瘤。设计更改他们的身体能力,并正确地目标肿瘤细胞。生物可能,例如,改变大小,电荷或材料的纳米颗粒,外套的纳米粒子与分子使他们容易识别肿瘤细胞,或负载用不同的药物来杀死癌细胞。

使用新的EVONANO平台,团队能够模拟简单的肿瘤,与癌症和更复杂的肿瘤干细胞,有时难以治疗,导致一些癌症患者的复发。战略确定纳米颗粒设计,是已知的在先前的研究工作,以及潜在的新纳米设计策略。

Balaz博士强调:“我们开发的工具EVONANO代表丰富的平台上测试假设纳米颗粒对各种肿瘤的疗效情况。现在可以调整纳米颗粒的生理效应参数模拟的详细程度的实验几乎是不可能实现。”

面临的挑战是设计合适的纳米颗粒。使用一种称为人工进化的机器学习技术,研究人员调整纳米颗粒设计,直到他们可以治疗所有场景测试,同时保留健康细胞限制潜在的副作用。

Stillman博士,该研究在纸上与Balaz博士说:“这是一个大团队的努力涉及计算欧洲研究人员在过去三年。我认为这体现了权力与机器学习相结合的计算机模拟,找到新的和令人兴奋的治疗癌症的方法。”

在未来,团队的目标是利用这样一个平台让数字双胞胎更接近现实通过使用数据从虚拟版本的肿瘤患者个体成长,然后优化治疗是正确的。在该地区,平台将用于发现新的纳米颗粒可以在实验室进行测试的策略。该软件是开源的,所以也希望其他研究人员将使用它来构建自己的AI-powered癌症纳米。

“接近临床实践,在我们未来的工作将集中在复制肿瘤异质性和耐药性的出现。我们认为这些是最重要的方面为什么癌症治疗实体肿瘤常常失败,“Balaz博士说。

参考:Stillman NR, Balaz我Tsompanas妈,et al .进化计算平台的自动发现人们对癌症治疗。npj第一版板牙。2021;7:150。doi:10.1038 / s41524 - 021 - 00614 - 5

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