AI ve službách genetického výzkumu −⁠ (nejen) nástroj PARMESAN

Není parmesan jako PARMESAN

Výzkumný tým z Baylor College of Medicine a Texaské dětské nemocnice vyvinul nástroj s plným názvem PARsing ModifiErS via Article aNnotations (zkráceně PARMESAN, česky Analýza modifikátorů prostřednictvím anotací článků). Tento přístup umožňuje automatizovaně identifikovat potenciální genové a farmakologické cíle pro další výzkum geneticky podmíněných onemocnění díky analýze biomedicínských textů pomocí technik zpracování přirozeného jazyka (NLP −⁠ natural language processing).

Jak překonat literární zahlcení

Výzkum vzácných genetických poruch často naráží na problém roztříštěnosti a nepřehlednosti dat. Relevantní informace bývají rozptýlené v tisících studií a jejich závěry si mnohdy odporují. Tradiční manuální analýza odborné literatury je časově náročná a náchylná k opomenutí klíčových souvislostí. 

Proto přichází na scénu PARMESAN, který byl navržen právě jako odpověď na tuto výzvu: automatizovaně vyhledává, třídí a sumarizuje poznatky o regulačních vztazích mezi geny i o interakcích gen–léčivo. Zásadní výhodou je schopnost generovat nové, dosud nepopsané hypotézy a nabídnout výzkumníkům prioritizovaný přehled terapeuticky relevantních cílů.

Důvěryhodnost vztahů gen−léčivo

Nástroj prochází databáze PubMed a PubMed Central, analyzuje články o genetických dráhách a jednotlivým interakcím přiřazuje vážené skóre. Silně podložené vztahy, uváděné konzistentně napříč studiemi, dostávají vyšší skóre než vztahy zmiňované výjimečně nebo v rozporných kontextech. Výsledkem je znalostní databáze s více než 18 tisíci cílovými geny a jejich potenciálními léčebnými modifikátory.

A nejde jen o vyhledávání existujících interakcí gen–gen nebo gen–léčivo popsaných v literatuře. PARMESAN navrhuje nové hypotézy, kterým přisuzuje prediktivní skóre založené na míře podpory v literatuře. Porovnání s dříve ověřenými výsledky ukazuje, že predikce s nejvyšším skóre dosahují přesnosti přes 95 %. To představuje významné zefektivnění při výběru kandidátních molekul a terapeutických strategií, zejména v preklinickém výzkumu.

Možnosti klinické integrace

Autoři původního článku předpokládali, že díky své škálovatelnosti by PARMESAN mohl představovat základ pro klinické rozhodovací systémy, které by kombinovaly genetické informace pacientů s predikcemi odvozenými z odborné literatury. Takové propojení by mohlo pomoci lépe volit terapeutické intervence a zefektivnit výběr léčby na základě specifického genetického profilu.

Od zveřejnění původní studie v roce 2023 se však PARMESAN v odborné literatuře dále explicitně neobjevuje. Nejsou dostupné informace o jeho širším praktickém nasazení, pilotních projektech ani klinické validaci. Zůstává tak zatím nástrojem výzkumného charakteru, jehož další rozvoj nebyl veřejně dokumentován.

Současně se v oblasti genetického výzkumu objevují nové AI nástroje s podobnými ambicemi, například model AI‑MARRVEL (2024) zaměřený na predikci diagnóz vzácných genetických poruch, což dokládá rychlý vývoj tohoto segmentu. Konkurenční prostředí zároveň klade na nástroje jako PARMESAN vyšší nároky na validaci a klinickou relevanci.

Výhledy do budoucna

Nástroj PARMESAN v případě dalšího posunu ve výzkumu může představovat důležitý krok směrem k využití AI v biomedicíně. Jeho schopnost analyzovat rozsáhlé objemy literatury, hodnotit věrohodnost interakcí a generovat nové hypotézy by mohla významně urychlit proces vývoje cílených terapií –⁠ pokud bude jeho účinnost potvrzena. Zůstává tak výzkumnou pomůckou, nikoliv klinickým nástrojem. Jeho výstupy navíc i nadále vyžadují interpretaci odborníkem a experimentální ověření před praktickým použitím.

Budoucnost ukáže, zda PARMESAN obstojí v konkurenci dalších nástrojů, které vznikají s cílem propojit literární znalosti s reálnými daty pacientů. Klíčové bude, aby výsledky těchto systémů byly transparentní, ověřitelné a interpretovatelné v kontextu biologické i klinické praxe.

(mb)

Zdroje:
1. Deisseroth C. A., Lee W. S., Kim J. et al. Literature-based predictions of Mendelian disease therapies. Am J Hum Genet 2023; 110 (10): 1661–1672, doi: 10.1016/j.ajhg.2023.08.018.
2. PARMESAN: An AI-based predictive tool to find new treatments for genetic disorders. Texas Children's, 2023. Dostupné na: www.texaschildrens.org/content/research/parmesan-ai-based-predictive-tool-find-new-treatments-for-genetic-disorders
3. Using AI to improve diagnosis of rare genetic disorders. Science News, 2024 Apr 25. Dostupné na: www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240425131345.htm
4. Taherdoost H., Ghofrani A. AI's role in revolutionizing personalized medicine by reshaping pharmacogenomics and drug therapy. Intelligent Pharmacy 2024; 2 (5): 643–650, doi: 10.1016/j.ipha.2024.08.005.