AIを活用した新しいツールは、心臓病の治療薬をより迅速に見つけるのに役立つ可能性がある

クレジット: MRC 医科学研究所

ナレッジ グラフは、生物学的データベースからの情報をまとめ、遺伝子、疾患、治療法、分子経路、症状についてすでにわかっていることを構造化されたネットワークに結び付けるための強力なツールです。これまで、影響を受けた臓器が実際にどのように見え、機能するかについての詳細な個人レベルの情報が不足していました。

MRC医科学研究所の計算心臓画像化グループのポスドク研究員のKhaled Rjoob博士とグループリーダーのDeclan O’Regan教授が主導した最新の研究では、初めて画像データをナレッジグラフに追加することでこの技術を進歩させた。 CardioKG は、心臓の構造と機能の詳細なビューを提供し、どの遺伝子が疾患に関連しているか、また既存の薬でそれらを治療できるかどうかを予測する精度を劇的に向上させます。

心の変化を捉える

CardioKG を構築するために、チームは心房細動、心不全、心臓発作のある英国バイオバンク参加者 4,280 名と健康な参加者 5,304 名からの心臓画像データを使用し、心臓の構造と機能の変化を捉えました。合計 200,000 を超える画像ベースの特徴が生成され、モデルのトレーニングに使用されました。研究チームはこれらを 18 の多様な生物学的データベースのデータと統合し、人工知能 (AI) を使用して遺伝子疾患との関連性と薬物再利用の機会を予測しました。

「ナレッジ グラフの利点の 1 つは、遺伝子、薬剤、病気に関する情報が統合されていることです。これは、新しい治療法を発見するためのより多くの力が得られることを意味します。グラフに心臓画像を含めることで、新しい遺伝子や薬剤をどの程度正確に特定できるかが変わることがわかりました。」と Declan 氏は言います。

新薬の機会を予測する

このモデルは、新しい疾患関連遺伝子のリストを特定し、心臓病を治療する 2 つの薬剤を予測しました。関節リウマチ薬であるメトトレキサートは心不全を改善する可能性があり、糖尿病を治療するグリプチンは心房細動に有益である可能性があります。研究チームはまた、心臓をより興奮させるカフェインが、脈拍が不規則で速い心房細動患者を保護する効果があるという驚くべき発見もした。

「興味深いのは、この分野で私たちの予備的発見を裏付ける最近の研究が他にもあるということです」とデクラン氏は言います。「これは、新しい治療法として再利用できる可能性のある既存の薬剤を発見する上でのナレッジグラフの大きな可能性を浮き彫りにしています。」

他の臓器への技術の拡張

CardioKG は、心臓をはるかに超えて拡張できる概念実証テクノロジーを提供します。研究者は、臓器イメージングが存在するあらゆる場所でイメージング データを統合するナレッジ グラフを開発できるようになりました。これは、同じアプローチを脳スキャン、体脂肪イメージング、または他の臓器や組織に適用して、認知症や肥満などの分野での新たな治療の可能性を探ることができることを意味します。

これらのナレッジグラフがさまざまな疾患に対する優先度の高い遺伝子のリストを正確かつ迅速に生成できることは、従来の発見方法よりもはるかに効率的に探索、検証し、新たな治療法に開発できる可能性のある生物学的標的を強調表示することで、製薬会社に貴重な出発点を提供するでしょう。

「この研究に基づいて、私たちはナレッジグラフを、実際の病気の軌跡を捉える動的な患者中心のフレームワークに拡張します。これにより、個別化された治療と病気の発症時期の予測に新たな可能性が開かれます。」とハレド氏は言います。

この研究は、医学研究評議会、英国心臓財団、バイエル AG、国立医療研究研究所 (NIHR) インペリアル カレッジ生物医学研究センターの支援を受けました。

デクラン氏は、LMS での役割に加えて、英国心臓財団の心血管 AI 教授であり、インペリアルの国立心肺研究所内の英国心臓財団研究卓越センターの臨床テーマリーダーでもあります。

記事のタイトル

心血管疾患に関するマルチモーダルビジョンナレッジグラフ

記事の公開日

2025 年 12 月 29 日

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