中外神经科学家携手人工智能探索大脑新药

教育资讯 2024年10月1日

在攻克脑部疾病的挑战中，新药的研发对于改善患者的生活质量尤为关键。近日，由西交利物浦大学（XJTLU）理学院的Alan Kaluev教授领导的国际科研团队，开发了一套创新系统，利用人工智能（AI）技术对斑马鱼进行神经活性药物筛选。该团队由来自俄罗斯和巴西的科学家组成，相关研究成果已发表在《神经科学方法杂志》（Journal of Neuroscience Methods）上。

（Alan Kaluev教授）

“我们开发的全新人工智能系统，专门用于分析斑马鱼的行为模式。然而，人工智能仅仅是在计算机中运行的神经网络，为了对实际的斑马鱼进行测试，我们还使用了一个完整的测试平台，包含斑马鱼的饲养、药物暴露、行为测试、行为记录，以及对这些数据的分析处理。简单来说，这个平台涵盖了从数据收集到处理的完整流程，而人工智能作为平台的一部分，负责数据的处理工作。”Alan Kaluev教授说。

据了解，该平台基于分析斑马鱼对各种神经活性药物的行为反应，训练AI以高准确度（>80%）识别和预测这些药物的药理特性，并且目前该AI系统的所有代码和神经网络架构已经由作者团队公开发布。

Alan Kaluev教授表示尽管在这项研究中，实验室并没有研究或开发新药，但他们通过测试一系列传统药物验证了人工智能系统的有效性。该研究的概念验证性质及其有效性，可以推广至新型药物的测试。这也意味着这一开放式的AI系统能够评估药物是否有可能对中枢神经系统产生影响，并预测这种影响在药理学上的表现。

“具体而言，如果研究人员拥有一种新的中枢神经系统药物或一系列新型化合物，我们可以通过这个经过斑马鱼验证的AI系统进行测试，并预测该药物的药理作用。”Alan Kaluev教授补充说。

此外，Alan Kaluev教授还提到了斑马鱼作为一种成本低效益极高的研究模型，是生物医学领域中继小鼠之后的第二常用生物，其研究成本可能比实验室啮齿动物研究成本低100至500倍。

“斑马鱼在遗传和生理上也与人类高度相似，这使我们有理由期待它们的药理靶点与人类相似，通过结合AI的高效分析能力和斑马鱼在药物筛选中的独特优势，开发的新药很可能在临床上展现出良好的疗效。”Alan Kaluev教授说。

目前，该研究《利用成年斑马鱼发现中枢神经系统药物的新型开放式人工智能驱动平台》（A novel open-access artificial-intelligence-driven platform for CNS drug discovery utilizing adult zebrafish）已经发表在以医学-神经科学综合研究为特色的国际期刊《神经科学方法杂志》（Journal of Neuroscience Methods），并得到了西交利物浦大学苏州市神经生物学与细胞通信重点实验室的支持。除了参与该项目的西交利物浦大学研究人员外，该研究的合作者还包括一位来自美国的交换生Vea Bley，她在暑期实习期间参与了该项目。