マイクロソフトは、人間の免疫システムの大規模なデータベースを構築することにより、病気を診断したいと考えています

Nov 27 2020
画像:Adaptive Biotechnologiesこれまでに食べたすべての食事、これまでに振ったすべての手、目に入るすべてのほこりのスプレッドシートを作成し、それを約100万倍にすることを想像してみてください。それからあなたはあなたの体の免疫システムであるデータ問題の大きさの感覚を得始めます。
画像:アダプティブバイオテクノロジーズ

これまでに食べたすべての食事、これまでに振ったすべての手、これまでに目にしたすべてのほこりのスプレッドシートを作成し、それを約100万倍にすることを想像してみてください。それからあなたはあなたの体の免疫システムであるデータ問題の大きさの感覚を得始めます。マイクロソフトは、新しいAIプロジェクトを通じて、このデータの問題を解決し、ほぼすべての病気の診断を1回の血液検査と同じくらい簡単にすることを望んでいます。

ご存知のように、免疫システム内に保存されているのは、これまでに遭遇した健康に対する事実上すべての脅威の記録です。インフルエンザ、ガン、またはジムでビーチサンダルを履かずにシャワーを浴びているときに拾った奇妙なものなど、侵入者が現れると、あなたの体はそれを識別し、標的型攻撃を開始します。これは、T細胞と呼ばれる特殊な細胞の助けを借りて機能します。T細胞受容体と呼ばれる対応する表面タンパク質は、抗原と呼ばれるものによってシグナル伝達される特定の疾患を標的とするように設計された遺伝暗号を備えています。

したがって、免疫系のT細胞にそれぞれ、体が遭遇したすべての病原体の遺伝子マーカーが含まれている場合、それらのマーカーを解読すると、理論的には、これまでに直面したすべての脅威のログが得られます。それがマイクロソフトが望んでいることです。シアトルのバイオテクノロジー企業Adaptiveとの新しい研究努力で、同社は病気を診断できるように人間の免疫システムを解読するために取り組んでいます。

「あなたの免疫システムはあなたの医者がする前にあなたが何を持っているかを知っているべきです」と水曜日にサンフランシスコで毎年恒例のJPモルガンヘルスケア会議で適応CEOチャドロビンスは言いました。

アイデアは、本質的に、人体の免疫応答のマップを作成することです-そのT細胞受容体配列と彼らが戦った抗原のコード。そして、そのマップを使用して、最終的には、血液のサンプルから事実上すべての病気を診断できるようにするというアイデアがあります。

以前に想像した巨大なスプレッドシートを覚えていますか?そのスプレッドシートが、この問題が人工知能を必要とする理由です。

「私たちは巨大な空間でパターンを探しています」とマイクロソフトのAIリサーチ担当バイスプレジデントであるピーターリーはギズモードに語った。「機械学習では、これほど大きな問題はエキゾチックです。」

あなたの体は常に外来の侵入者と接触し、それらに対して免疫反応を起こします。多くのT細胞受容体はさまざまな抗原に結合するため、1つのT細胞受容体の存在はさまざまな病気のホストを示している可能性があります。これは、処理するのに多くの複雑なデータです。情報はすべてそこにありますが、今のところ、私たちはそれを読むことができません。

免疫データの山をふるいにかけるために、マイクロソフトとアダプティブは、機械学習アルゴリズムをトレーニングするために、たくさんのT細胞受容体を配列決定する必要があります。それは、病気の普遍的な診断ツールが遠い道のりであることを意味します。しかし、短期的には、彼らは特定の病気を診断するための新しい方法を思い付く可能性があります。

「適応免疫システム全体のシーケンスは、大きなデータの問題です」とロビンズ氏はギズモードに語った。「それは巨大なジグソーパズルのようなものです。それは主にうなり声の仕事をすることの問題です。」

このプロジェクトは、AIを使用してヘルスケアの問題を攻撃することを倍増させるMicrosoftの最近の取り組みの一部です。

ロビンズ氏は、最初の取り組みは、診断が難しい自己免疫疾患や感染症、さらにはリスクの高い癌に焦点を当てると述べた。たとえば、ライム病は会議で彼が言った、良い初期の候補者かもしれない。最初の診断ツールは、すぐに3年先になる可能性があります。

「診断の後に診断を重ねると、最終的にはこれをシステム全体の画面にすることができます」とロビンズ氏は述べています。「私たちは、これがメガムーンショットにならないことを信じています。」

生物学ではなくコンピュータサイエンスをバックグラウンドに持つリー氏は、問題は機械翻訳の問題と似ているとギズモードに語った。

「抗原を直接読み取ることはできませんが、T細胞受容体を読み取って、あなたの体が病状について行ったこの奇妙な翻訳を取得することはできます」と彼は言いました。「基本的なアルゴリズムレベルでは、これは私たちがすでに解決した問題と非常によく似ています。」

しかし、人体の場合はいつもそうであるように、まだかなりの数の未知数があります。たとえば、現在身体に侵入している病気の信号はより強くなり、免疫系が過去に戦ったものからの信号に対して際立っているという操作上の仮定があります。しかし、それはまだほとんどが単なる理論です。何千ものT細胞受容体の1つを、病気を診断するのに十分な精度で正しい抗原に一致させることは、非常に複雑になる可能性があります。

しかし、見返りは莫大なものになる可能性があります。人間の免疫システムの普遍的な地図は、医師が患者をより早く、より正確に診断することを可能にし、そして患者を無限の一連の検査にかけることなく可能にするでしょう。人の免疫系に関するそのような詳細へのアクセスは、将来、新しい病原体や治療にどのように反応するかを予測するのにも役立ちます。

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