Модель искусственного интеллекта, разработанная командой иммунолога Дэвида Файгенбаума в Пенсильванском университете, помогла добиться ремиссии пациенту, которого другие врачи считали неизлечимо больным. Она нашла новое применение уже существующим препаратам. Эта история - одна из многих, когда ученые и врачи за последние годы успешно использовали ИИ для экспериментальной терапии пациентов с редкими диагнозами. "Медуза" пересказывает текст The New York Times о том, как технологии спасают жизни и помогают развитию медицины.

Впервые разработчик модели обнаружил новое применение уже существующего лекарства, когда тяжело заболел сам

В 25 лет у американца Дэвида Файгенбаума, который тогда учился в медицинской школе при Пенсильванском университете, диагностировали болезнь Кастлемана - редкое заболевание лимфатических узлов, из-за которого разные системы могут давать сбой, в результате чего человек оказывается в жизнеугрожающем состоянии. Кроме того, из-за этого заболевания повышается риск развития злокачественных образований. Ни один из существующих методов лечения, включая химиотерапию, не помогал Файгенбауму. По словам ученого, он отчетливо осознавал, что у него нет миллиардов долларов и времени, чтобы разработать с нуля новое лекарство. Тогда он начал сам проводить тесты в надежде подобрать эффективный препарат, который разработали до него.

Файгенбауму помог иммунодепрессант сиролимус, который не задумывался и никогда не использовался для лечения болезни Кастлемана. Чаще всего его назначают пациентам после пересадки почки, чтобы избежать отторжения. Однако опыт Файгенбаума подтвердил эффективность альтернативного метода использования препарата: благодаря сиролимусу ученому удалось перевести болезнь в стадию ремиссии. В то же время Файгенбаум окончил медицинскую школу и начал работать в Пенсильванском университете. Там он продолжил поиск лекарств, которые можно использовать не по основному назначению.

Вскоре он понял, что многим препаратам можно найти альтернативное применение - но для этого каждый из них нужно подробно исследовать, а это требует времени и ресурсов. Чтобы ускорить процесс, в 2022-м ученый основал некоммерческую организацию Every Cure. Ее участники использовали машинное обучение, чтобы одновременно анализировать тысячи препаратов и оценивать эффективность нестандартных методов использования каждого из них против редких заболеваний.

Чтобы найти новое применение для лекарства, иногда достаточно изучить его побочные эффекты. Благодаря ИИ этот процесс стал быстрее и эффективнее

Поиском альтернативных способов применения существующих лекарств с помощью ИИ занимается не только Файгенбаум - по данным NYT, аналогичные исследования проводят в Стэнфордском университете, Японии и Китае.

Одну из успешных моделей ИИ, которые позволяют сопоставлять препараты с заболеваниями, разработали в Университете Алабамы в Бирмингеме. Возглавляющий исследование профессор Мэтт Майт рассказал, что созданная его командой в середине 2010-х программа предложила лечить 19-летнего пациента с хронической рвотой ингаляциями изопропилового спирта. По словам Майта, чтобы получить такой результат, он вместе с коллегами попросил ИИ показать все методы лечения тошноты за всю историю медицины - в порядке эффективности. Спиртовые ингаляции оказались в самом верху списка, хотя в современной медицине их редко используют при подобных симптомах. Врачи попробовали, и пациенту мгновенно стало лучше.

"У нас есть медицинская сокровищница, которую можно использовать для лечения многих заболеваний, - говорит Дональд Ло, научный руководитель Remedi4All, совместной инициативы стран Евросоюза по поиску альтернативных методов использования существующих препаратов. - У нас просто не было систематического способа анализа. Не попробовать подобное было бы глупо, потому что все эти лекарства уже допущены к применению. Их уже можно купить в аптеках".

В разговоре с журналистами Майт объяснил, что найти альтернативное применение для препарата часто можно, внимательно изучив список его побочных эффектов. "Если вы проанализируете достаточно много лекарств, рано или поздно найдете тот побочный эффект, который вам нужен, - добавил ученый. - Тогда этот эффект превращается из побочного в основной".

ИИ позволил исследователям сократить время, которое раньше уходило на кропотливый анализ каждого препарата. Например, программа Файгенбаума может сопоставлять примерно 4 тысячи лекарств и 18, 5 тысячи диагнозов. ИИ рассчитывает степень эффективности каждого препарата для конкретного заболевания. Затем ученые проводят тесты на образцах крови, чтобы подтвердить выводы программы. Потом они находят пациентов, готовых испытать на себе экспериментальный метод, и согласовывают лечение с их врачами.

Такой подход может оказаться особенно эффективен при лечении редких заболеваний, для 90% которых в США не существует надежного лечения, одобренного Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами.

Один из пациентов смирился с тем, что умрет, и уже был готов отправиться в хоспис. Благодаря ИИ он чуть больше чем за год вернулся к нормальной жизни

В 2024 году врачи сказали 36-летнему Джозефу Коатесу из города Рентон, штат Вашингтон, что в его нынешнем состоянии ему осталось принять всего одно решение - хочет ли он умереть дома или в хосписе. К тому времени у Коатеса уже давно диагностировали POEMS-синдром. Это редкое заболевание, из-за которого у него начали отниматься конечности, увеличилось сердце и нарушилась работа почек. Врачам приходилось каждый день выкачивать несколько литров жидкости из его брюшной полости.

Способствовать ремиссии могла трансплантация костного мозга. Однако состояние пациента было слишком тяжелым для этой процедуры. Коатес рассказал, что "конец казался неизбежным" и что он уже примирился с безнадежностью своего положения.

Девушка Коатеса решила обратиться за помощью к Файгенбауму. Ученый проанализировал диагноз Коатеса с помощью ИИ и предложил нестандартное лечение из химиотерапии, иммунотерапии и стероидных препаратов, которые раньше не применялись при POEMS-синдроме. По словам врача Коатеса Уэйна Гао, такое предложение показалось ему "слегка безумным". Однако у врачей не было других идей, поэтому Гао и Коатес решили попробовать терапию по программе Файгенбаума. Всего через неделю после начала лечения у Коатеса наметилась положительная динамика. Через четыре месяца он достаточно окреп для трансплантации костного мозга. С тех пор ему удалось восстановиться и вернуться к нормальной жизни.

Чуть больше чем через год после начала лечения Коатес приехал к Файгенбауму в Филадельфию, чтобы поблагодарить за помощь в лечении. Он рассказал, что теперь его единственная проблема со здоровьем - это поврежденная на тренировке лодыжка.

Каких еще успехов добились врачи с помощью ИИ

Разработанная Файгенбаумом модель предложила лечить еще одного пациента с болезнью Кастлемана адалимумабом - препаратом, который обычно назначают при ревматоидном артрите, болезни Крона и язвенном колите. "Я не думал, что это сработает, потому что лекарство довольно слабое", - признался доктор Люк Чен, у которого наблюдался пациент. Однако после того, как привычные подходы оказались бесполезны, врачи все-таки попробовали терапию, предложенную Файгенбаумом на основе расчетов ИИ. Всего через несколько недель болезнь перешла в стадию ремиссии.

Команде Мэтта Майта из Университета Алабамы в Бирмингеме также удалось помочь детям с периодическим параличом. Для этого врачи использовали синтетические стимуляторы центральной нервной системы, которые обычно назначают пациентам с синдромом дефицита внимания и гиперактивности.

Доктор Маринка Зитник, сотрудница кафедры биомедицинской информатики в Гарвардской медицинской школе, признает, что порой ИИ основывает свои выводы на "недостаточно серьезных доказательствах". Во многом эффективность лечения зависит от человеческого фактора - проверяющий расчеты программы ученый может забраковать ее предложение как слишком рискованные. Или, наоборот, одобрить - и рискнуть, говорит доктор Кристина Колвис, которая возглавляет программу по разработке лекарств в Национальной службе клинической оценки и лечения: "Иногда ты смотришь на что-то и говоришь себе: „Окей, это может сработать"".