罕见神经肌肉疾病常常缺乏治疗手段，因为开发靶向药物对公司来说既缓慢又昂贵且有风险。一种使用人工智能和干细胞模型的新方法可能最终改变这一局面。
比利时人工智能公司Kantify原本按部就班地开展业务，直到一次癌症诊断迫使团队重新思考其发展方向。"我们为营销或运输等行业构建算法，"Kantify的联合创始人兼首席执行官塞戈琳·马丁表示。
"这些都是与健康无关的复杂项目，但它们使我们建立了深厚的人工智能专业知识。"
这一情况在2017年发生了改变，当时该公司的首席技术官尼克·苏布拉马尼安被诊断出患有肉瘤，这是一种在骨骼、肌肉和血管等结缔组织中形成肿瘤的罕见癌症。
这一经历促使该公司将其重点转向健康领域，探索人工智能如何帮助改善罕见疾病新药的识别和测试方式。
"这改变了我们的生活，"马丁表示。"我们现在完全专注于人类健康的人工智能，已经开发出用于基于人工智能的药物发现的专门技术。"
这种专业知识现在正被完全用于一个名为DREAMS的为期五年的欧盟资助研究计划中。该计划专注于改进五种罕见神经肌肉疾病的治疗方法，这些疾病会逐渐削弱肌肉功能。
为罕见疾病开发治疗方法仍然是现代医学面临的最大挑战之一。这一过程漫长、昂贵且不确定，需要多年的研发、监管审批和临床试验。
对于制药公司而言，患者人数少常常使得此类投资难以证明其合理性。因此，许多疾病仍然得不到治疗。
如今，估计7,000至10,000种罕见疾病中，仅有约5-6%拥有获批的治疗方法，这一差距被世界卫生组织等机构持续强调为全球优先事项。
人工智能可能有助于改变这一状况。通过快速分析海量数据集，人工智能可以在早期阶段缩小潜在药物候选范围，并识别可能被重新用于罕见疾病的现有药物。
在DREAMS计划中，研究人员专注于五种罕见神经肌肉疾病，包括主要影响年轻男孩并导致肌肉退化的杜氏肌营养不良症，以及可能导致严重心脏问题的埃姆里-德赖福斯肌营养不良症。
尽管这些疾病的遗传原因各不相同，但它们似乎在细胞层面具有共同的作用机制。通过针对这些共同通路，研究人员希望开发出能够同时惠及多种疾病的治疗方法，而非逐一解决每种疾病。
为此，研究团队将患者细胞重新编程为所谓的诱导多能干细胞(iPSCs)——一种可以转化为多种其他细胞类型的主细胞——然后将其转化为骨骼肌组织。这使得研究人员能够在受控环境中研究疾病。
通过将这些实验室模型与人工智能相结合，研究人员可以识别多种疾病中共同的治疗靶点。
"DREAMS项目协调员、专精于干细胞治疗和单基因疾病治疗的法国研究机构I-Stem的研究总监泽维尔·尼桑表示："这种研究对患者及其家人至关重要。"
"他们每天都在与疾病作斗争，他们需要这样的技术。"
除了识别潜在的疾病过程外，DREAMS研究人员还利用人工智能分析数十亿种新药和现有药物，以预测哪些化合物最有可能有效。
"这是人工智能能够创造真正社会价值的方式之一，"马丁表示。"它确实可以在进展缓慢的领域加速研究并产生影响。"
在实验室中，研究团队正在测试一个包含2,700种经欧洲药品管理局(EMA)和美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物库，以评估其中是否有任何药物可以改善与疾病相关的共同症状。
"在实验室中，我们在患有这些疾病的患者的iPSC衍生肌肉细胞上测试了数千种现有药物，"尼桑表示。
"人工智能随后还用于了解药物可能如何发挥作用，识别靶点，甚至预测该治疗可能有用的其他疾病。通过结合这些方法，我们可以更快地行动，专注于最有希望的候选药物。"
研究团队花费了三年时间生成数据，以供人工智能进行药物再利用预测。
Kantify的人工智能平台Sapian是这一药物搜索的核心。它在大量数据上进行训练，范围从分子和蛋白质信息到专利和各种药物的特性。基于这些信息，该平台可以预测哪些药物可能是某些疾病的良好候选者。
"这不是水晶球，"马丁表示。"它将生成需要在现实世界中测试的假设。然而，从不同的项目中我们了解到，这些假设非常准确。"
目前尚不清楚何时可以期待这种方法为罕见疾病患者带来新治疗方法。尼桑持谨慎态度，指出有许多因素在起作用，不想给今天患有这些疾病的患者带来虚假希望。
"该项目将于2028年底结束。此后，还有很多不确定性。我们正在尽最大努力，但在药物世界中，事情可能需要很长时间。"
很大程度上取决于当这些方法在患者身上进行测试时会发生什么。新药有时需要数十年才能完成临床试验，即使已经通过这些流程的现有药物仍需要经过一些试验。
DREAMS团队正在努力使其中一些试验对罕见疾病更加可行。他们遇到的一个问题是，患有这些疾病的人数不足以进行足够大的临床试验。
因此，研究人员建议采取另一种方法。"一些罕见疾病症状大不相同，但共享生物学原因，"尼桑表示。
"这就是为什么我们想要进行所谓的篮式临床试验，即在具有不同症状和疾病但共享相似病因的人群中测试一种药物，"他解释道。
由患者协会AFM-Téléthon和患者自身领导的这种方法，可能有助于加快罕见疾病患者的药物开发。
尼桑表示，监管机构目前正在探索更广泛地采用篮式临床试验方法来治疗罕见疾病。
对尼桑和马丁而言，这项工作不仅仅是研究，更是个人使命。
"患者需要我们，"尼桑表示。"这是一项巨大的责任。我觉得我必须成功。但这同时也意味着我们有机会极大地改变许多人的生活。这是一件值得为之努力的美好事情。"
本文最初发表于《地平线》，欧盟研究与创新杂志。
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