IBM Watson 聯合 MIT 和哈佛,探索癌症為何產生抗藥性

作者 | 發布日期 2016 年 11 月 16 日 8:31 | 分類 人工智慧 , 醫療科技 , 電腦
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IBM 的 Watson 大神又發功了,這次想幫忙解決癌症治療領域的一個難題。



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之前,IBM 的 Watson 除了跟新基生物製藥公司合作,追蹤藥物的副作用,還運用自身的人工智慧認知技術,推薦癌症治療方案,主要是在美國的郊區、印度、中國等這些缺乏腫瘤學家的地區。IBM Watson 健康(Watson Health)的總經理 Deborah DiSanzo 曾經如此介紹。

比如,Watson 可以閱讀病人的電子病歷、分析癌的醫學圖像、甚至觀察腫瘤的基因序列,為特定的病人找出最優治療方案。現在,Watson 又有新動作,要跟 MIT 和哈佛合作,尋找抗癌新療法。

儘管有越來越多的療法能抑制癌症,長達數月甚至數年,但不幸的是,大多數癌症最終仍會復發。其中部分原因在於,腫瘤會發生基因突變,產生了抗藥性。有時候,一些病人對某些療法完全沒有反應;有時候藥物一開始有用,但後來就無效了。

就此,IBM 的 Watson 人工智慧平台將與麻省理工學院(MIT)及哈佛大學布羅德研究所合作,研究對癌症藥物產生抗藥性的病例,希望釐清抗藥性產生的原因,研發新一代抗癌藥物和療法。

MIT 及哈佛布羅德研究所是一所位於美國麻薩諸塞州劍橋的非盈利研究機構,致力於生物醫藥與腫瘤學研究,與 MIT 和哈佛大學都有合作關係。

該研究所負責人 Eric Lander 表示,美國每年約有 60 萬人死於癌症,其中有不少是因為病例產生了抗藥性。儘管科學家們已為少數癌症病例找到了抗藥性產生的原因,據此研發出新療法,但大多數癌症病例產生抗藥性的原因仍未明。

對於這個難題,布羅德研究所的科學家相信,基因的不同也許可以解釋為什麼藥物在一些案例中有效在另外的案例中卻不行。因此,IBM 和 MIT 以及哈佛大學發起了一項新的為期 5 年投資 5,000 萬美元的癌症基因組計畫。

在這 5 年間,研究所將會在全美大約 1 萬名匿名病人身上收集腫瘤基因組數據,研究員會分析這些數據,然後用 IBM 的 Watson 超級電腦來處理,幫助研究員理解癌症案例如何產生抗藥性。這項研究由 IBM 資助。

他們的目標就是要回答當今癌症治療領域的難題:為什麼有的癌對特定療法有反應,但有的沒有?

抗癌的難點就在於,癌細胞變得太快了,正如 Lander 說:

抗癌就像在下一盤如履薄冰的生物棋局。當我們在療法上走了一步,癌症就會發現新的方式來抵抗這種藥物,以還擊我們。因此解決問題的關鍵可能就是,透過學習臨床經驗我們可以提前預見癌症的下一步棋,從而做好部署切斷它的退路。

為了了解癌細胞如何對特定療法產生抗藥性,布羅德研究所會透過從這些病人中提取生成腫瘤基因序列;然後使用新的基因編輯技術,在實驗室進行大規模的癌症抗藥性研究,找到腫瘤的弱點。研究員將使用 Watson 分析這些數據,確定基因組模式,更好地理解癌症抗藥性背後的分子機理,預測藥物的過敏性,以及哪些腫瘤可能對哪些藥物產生抗藥性。

簡而言之,研究員會獲取腫瘤的「基因組圖譜(genomic fingerprints)」,比較它們在病人被治療前後的不同,等到腫瘤產生了抗藥性之後又再對比一次。布羅德研究所的首席科學館 Todd Golub 博士說,不同情況下不同腫瘤的分子差異可能會告訴我們一些線索,為什麼他們會產生抗藥性。

如此一來,醫生就可以給不同的病人制定更有效的藥物治療方案。這樣就能減少在無效藥物上的花費,否則每個病人可能要花上好幾萬甚至幾十萬。

同時,據北卡羅萊納大學 Lineberger 腫瘤中心主任Norman Sharpless 稱,為癌症患者確定適當的藥物組合非常複雜,需要對不同的大數據源進行複雜的分析。透過 Watson 計算系統,利用人力需要幾個小時或幾天來處理的數據,幾分鐘即可處理完畢。

因此,腫瘤中心與 IBM 合作,利用 Watson 的認知技術,希望可以來解決這個問題,提高患者治癒率。2015 年,IBM 宣布在北美 14 家腫瘤中心部署 Watson 系統,根據患者的腫瘤基因選擇適當的治療方案。

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據財富雜誌報導,10 月初,IBM 和奎斯特診斷公司宣布合作,發布 Watson 基因組學(  Watson Genomics),這是一項開放給美國腫瘤學家的服務。這項服務將認知計算同腫瘤基因組測序結合起來,旨在促進個性化醫療的發展。這是 Watson 基因組學首次廣泛地給病人和醫生使用。

這次跟布羅德研究所的合作是 Watson 基因組學最新的應用,幫助研究員和臨床醫生應對癌症基因組的挑戰。IBM 將會運用研究數據去開發軟體,賣給醫生和醫院。2015 年,IBM 成立了 Watson 健康部門,而且已經在加速商業化。

Watson 是一台不斷更新數據的人工智慧超級電腦(或者稱為認知系統,可以點這裡查看對它的介紹)。Watson 學習了海量醫學論文,處理海量的醫療健康數據,然後向醫生推薦,幫助他們尋找合適的藥物、臨床實驗和醫學圖像。

Watson 最早出名是在 2011 年,在美國的智慧競答節目《危險邊緣》中戰勝了兩位節目中的人類大神。而它最近的一項驚人成就發生在今年 8 月。8 月 8 日有外媒稱,Watson 僅用了約 10 分鐘就為一名 60 歲女性患者診斷出罕見的白血病,並向東京大學醫科學研究所提出適當的治療方案。

一開始,醫生診斷這名患者得了急性骨髓性白血病,但在使用各種療法之後,效果還是不明顯。據東大醫學院研究人員 Arinobu Tojo 說,後來他們用 Watson 為患者診斷,Watson 透過比對 2,000 萬份癌症研究論文,在 10 分鐘得出了診斷結果:患者得了一種罕見白血病。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:IBM Watson) 

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