ИИ помог российским ученым выяснить, как ВИЧ проникает в клетки

Специалисты новосибирского центра «Вектор» научили алгоритмы машинного обучения определять, каким путем ВИЧ-1 проникает в клетки человека.

Инструмент впервые проверили именно на вариантах вируса, распространенных в России. В будущем он может пригодиться врачам.

Почему важно знать, как вирус «входит» в клетку

Чтобы заразить клетку, ВИЧ-1 использует один из двух рецепторов на ее поверхности: CCR5 или CXCR4. Это свойство называют тропностью. От него зависит, подойдет ли пациенту конкретный препарат и насколько быстро будет прогрессировать болезнь.

Самый надежный способ узнать тропность — лабораторный анализ с живым вирусом. Но он требует дорогого оборудования и времени, поэтому проводить его могут лишь единичные лаборатории. Генотипические методы, которые оценивают тропность по генетическому коду, работают быстрее и обходятся дешевле. Проблема в том, что существующие программы плохо справляются с российскими вариантами ВИЧ.

По словам научного сотрудника отдела ретровирусов «Вектора» Кирилла Елфимова, раньше этой задачей целенаправленно никто не занимался. Не хватало генотипированных последовательностей, а зарубежные коллеги интереса к ней не проявляли.

13 тысяч последовательностей и точность около 90%

Для обучения моделей ученые собрали примерно 13 тыс. последовательностей вируса. Часть образцов исследовали в собственной лаборатории, остальные данные взяли из открытой базы американской Лос-Аламосской лаборатории. На этом массиве обучили связку из двух классических алгоритмов — Random Forest и Support Vector Machine.

Результаты Елфимов представил на научном форуме в наукограде Кольцово. Команда сначала оценила уже существующие инструменты, а затем создала собственный, валидированный для российских штаммов. По сравнению с доступными аналогами точность для одного отечественного варианта вируса выросла примерно на 10%. Для второго она составила около 90% при проверке на данных, которые модель прежде не видела.

Разработку уже оформили в виде программы с графическим интерфейсом. Как отметил ученый, это сделано, чтобы в будущем ею, возможно, могли пользоваться специалисты в клинической сфере.

Разработка «Вектора» вписывается в общий тренд на внедрение ИИ в российскую медицину. Самый масштабный пример — платформа «МосМедИИ», к которой подключены более 2 тыс. поликлиник из 75 регионов. По данным мэра Москвы Сергея Собянина, алгоритмы проанализировали уже свыше 16 млн лучевых исследований. На рынок заходят и крупные ИТ-компании. Например, летом «Яндекс» зарегистрировал ООО «Яндекс мед» для разработки медицинского софта, в том числе цифрового помощника для врачей.