Ar dirbtinio intelekto proveržis gyvybės mokslų industrijoje padės išgelbėti gyvybes?

Specialiosios LOGIN laidos, kurioje kiekvieną savaitę kalbama apie inovacijas, technologijas ir progresą, studijoje Vytautė Merkytė aiškinosi, ar dirbtinis intelektas (toliau – DI) gali išgelbėti gyvybes bei kokius pokyčius jis gali padaryti gyvybės mokslų industrijoje. Laidoje dalyvavo Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) gyvybės mokslų industrijos ekspertė dr. Lina Kisielė, industrijos startuolio „Ligence“ direktorius Arnas Karužas bei startuolio „Biomatter Design“ įkūrėjas Donatas Repečka.

Reklama

Šiuo metu pastebimas DI proveržis gyvybės mokslų industrijoje. Papasakokite, kas tai per industrija?

Dr. Lina Kisielė: vieno apibrėžimo nėra. Gyvybės mokslai – visa tai, kas yra gyvas organizmas: žmogaus, augalo, gyvūno. Tai ir zoologija, ir virusologija, ir imunologija, ir genetika, ir biotechnologija, molekulinė biologija, biologija – daugybė įvairiausių sričių. Vis dėlto, kalbėdami apie gyvybės mokslų industriją dažniausiai ją siejame su žmogaus sveikata ir gyvybe. Šis požiūris įtvirtintas ir tokiuose Lietuvos strateginiuose dokumentuose kaip Lietuvos sumanios specializacijos strategija ar Lietuvos gyvybės mokslų industrijos plėtros gairėse.

Gyvybės mokslų industrijos sąvoka apima verslo įmones, mokslo ir studijų institucijas, sveikatos priežiūros institucijas, kurios vykdydamos veiklą farmacijos, raudonosios biotechnologjios, bioinformatikos, medicinos inžinerijos ir ikiklinikinių, klinikinių tyrimų srityse kuria naujus ar patobulintus produktus, komercializuoja mokslo žinias, perduoda technologijas. Toks būtų apibrėžimas, kuriuo vadovaujamės kasdienybėje.

Žmogaus sveikata ir jo gyvybė yra tiek, kiek mes egzistuojame. Tik paskutiniais šimtmečiais susiformavo atskira aukštą pridėtinę vertę kurianti industrija.

Kaip Lietuvos gyvybės mokslų industrija atrodo tarptautiniame kontekste?

Dr. Lina Kisielė: vis labiau pripažįstami tiek Lietuvos (gyvybės mokslų industrijos) mokslininkų, tiek verslo pasiekimai. Retas kuris biotechnologijų ar gyvybės mokslų srityje nežino, pavyzdžiui, profesorių V. Šikšnio, S. Klimašausko ar A. Ragausko pavardžių. Jų pasiekimai gerai žinomi tam tikruose kontekstuose. „Thermo Fisher Scientific Baltics“ ar „Teva Lithuania/Sicor Biotech“ – Lietuvoje sukurtos įmonės, kurias vėliau įsigijo pasaulinio lygmens mokslinių technologijų kompanijos. Jei vertintume pagal sumokamą pelno mokestį jos yra tarp daugiausia pelno uždirbančių įmonių Lietuvoje.

Kas dvejus metus organizuojamas „Life Sciences Baltics“ renginys, skirtas būtent Lietuvos gyvybės mokslų industrijos žinomumui ir pasiekimams viešinti. Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūroje (MITA) pernai startavo projektas „Lietuvos gyvybės mokslų industrijos plėtros skatinimas“, skirtas industrijos plėtrai ir didesniam tarptautiniams ir nacionaliniam žinomumui užtikrinti. Visa tai susiję ir su finansiniais mechanizmais – šiam sektoriui skiriama pakankamai didelė parama.

Ar galite pateikti Lietuvoje veikiančių įmonių pateikti pavyzdžių?

Dr. Lina Kisielė: net neminint didžiausių, kurios jau yra tikros industrijos žvaigždės, tų įmonių yra labai daug. Aukštus pasiekimus demonstruoja daugybė įmonių: medicinos inžinerijos srityje svarbūs „Orthobaltics“, „Ferentis“, raudonosios biotechnologijos, biomedicinos, farmacijos – „Thermopharma Baltic“, „Biotechfarma“, „Experimentica“, „Biomapas“, „Valentis“. Kalbant apie bioinformatiką, reikšmingą darbą štai atlieka „Ligence“ ir „Biomatter Design“. Turbūt ryškiausia žvaigždė šioje srityje – „Softneta“. Tarp startuolių yra nemažai tik pradėjusių veiklą, bet jau sparčiai kylančių: su genų redagavimo technologija dirbanti „Caszyme“, investicijų pritraukę „Droplet genomics“ ir „Oxipit“.

MITA kartais pradeda dirbti su tyrėjais, kurie tik mūsų projekto metu įkuria įmonę, gauna finansavimą ir tada pagamina prototipus. Paminėčiau „Emplastrum“, kuri vysto žvynelinei gydyti skirtą medicinos inžinerijos įrenginį ir „Cumulatis“, kurie dirba su ventiliacijos aparatais.

Kokią DI ir kitų medicinos srities inovacijų naudą jūs matote?

Dr. Lina Kisielė: visi šios srities pasiekimai, sukurti produktai dažniausiai yra praktikoje pritaikytas dešimtmečius trukusių fundamentinių tyrimų rezultatas. Toli ieškoti argumentų, kodėl tai svarbu nereikia – matome, kaip pasaulį kamuoja koronavirusas. Visi kovai su juo kuriami sprendimai – prevencinės priemonės, vaistai, vakcinos, efektyvesni gydymo būdai, medicinos inžinerijos produktai – yra gyvybės mokslų industrijos produktai. Kalbame apie žmogaus sveikatą ir gyvybę – tai dalykai, kurių nenusipirksi už didžiausius pinigus.

Arnai, kuo užsiima jūsų startuolis?

Arnas Karužas: „Ligence“ DI bando pritaikyti kuriamam automatizuotam širdies ultragarsiniam tyrimui, kuriame dabar nemažą laiko dalį sudaro dažnas įvairių mygtukų spaudinėjimas. Siekiame sutrumpinti tyrimo laiką, kad šis kasdieninis ir svarbus tyrimas pacientams taptų prieinamesnis.

Medicinos sritis – labai plati. Kodėl pasirinkote būtent kardiologijos sritį?

Arnas Karužas: pirma priežastis – aš pats esu kardiologijos gydytojas rezidentas. Prieš įkurdami startuolį pamatėme, jog DI pritaikymas širdies vaizdiniuose tyrimuose, ypač ultragarsiniuose tyrimuose, yra labai nedidelis. Kita priežastis – širdies ir kraujagyslių ligos sudaro didžiausią visų ligų spektro pyrago dalį, todėl manome, kad naujų sprendimų atradimas šioje srityje gali atnešti ženklią naudą. Trečia priežastis susijusi su DI kūrimu – kardiologijoje, kaip ir visoje radiologijoje, yra daug vaizdinės medžiagos, kuri yra svarbi pačiam jam kurti ir pritaikyti.

Jei DI atliks darbą už gydytoją, gydytojas bus laisvas ir galės užsiimti kitais dalykais?

Arnas Karužas: taip, imtuodamas žmogaus (gydytojo) veiksmus DI gali atlikti esminės pridėtinės vertės nekuriančią dalį ir perduoti rezultatus gydytojui, kuris juos interpretuodamas gali priimti atitinkamus klinikinius sprendimus. Gydytojui tai suteikts progą gerokai didesnę laiko dalį skirti analitiniam darbui.

Kaip sekasi savo produktą taikyti ir kokių realių pokyčių galime tikėtis? Tikriausiai realybė šiai dienai nėra tokia rožinė, kad kardiologų darbo laikas sutrumpės, o poliklinikose neliks eilių?

Arnas Karužas: šiai dienai tikrai ne, bet jūs paminėjote viziją, kuri susijusi su DI. Jis turės reikšmingą poveikį visai sveikatos sistemai. Vieni iš esminių dalykų susiję su darbo proceso optimizavimu: sutrumpėjęs tyrimų laikas, mažesnės pacientų eilės. Tai veda link ankstyvesnės diagnostikos, ankstesnio gydymo suteikimo bei išgelbėtų žmonių gyvybių.

Kalbant apie patį produktą, esminė vertė yra diagnostikos efektyvumas. Ultragarsinis tyrimas labai priklauso nuo tyrėjų, todėl standartizacija, kurią gali suteikti DI, gali turėti reikšmingą poveikį gydymo eigai, be to DI padidina diagnostinį tikslumą.

Kitas svarbus dalykas yra finansinė nauda gydymo įstaigoms: jos galės arba sutaupyti lėšų, arba suteikti gerokai daugiau paslaugų. Esminis dalykas, kurio dar labai reikia ir su mūsų vystomam produktui, ir bendrai su DI pritaikymui sveikatos sektoriuje, - susijungimas į sistemą milžiniško kiekio duomenų apdorojimui, kad pamatytume tikrąjį efektą klinikinėje praktikoje.

Naudojate DI, kuris apmokomas vaizdais. Ar pakanka duomenų Lietuvoje, kad galėtumėte apmokinti savo algoritmą ir iš kur gaunate tuos duomenis?

Arnas Karužas: kad gautume funkcijas gerai atliekančius geros kokybės neuroninius tinklus, vaizdai DI mokymosi procesui turi būti atitinkamai paruošti, jis turi vykti tam tikra eiga ir pagal tam tikras taisykles. Kalbant apie duomenis, mes stengiamės apdoroti ir įtraukti kuo įvairesnius vaizdus, nes nuo to priklauso, kiek kokybiškas bus neoroninis tinklas. Lietuvoje mūsų pagrindinis duomenų centras yra Kauno klinikos, bendradarbiaujame su ne vienu centru Europoje. Bendradarbiavimą su Lietuvos gydymo įstaigomis planuojame plėsti, pavyzdžiui, tarp jų bus Respublikinė Šiaulių ligoninė.

Ar esate paskaičiavę, kiek jūsų sukurtas DI yra patikimas lyginant su specialistu?

Arnas Karužas: Taip. DI yra geras tiek, kiek jį gerai išmokome atlikti tam tikras funkcijas. Šiemet viename pagrindinių pasaulio medicinos žurnalų „Lancet“ paskelbta studija, kurioje palygintas DI ir sveikatos priežiūros specialisto tikslumas vertinant įvairius vaizdinius tyrimus, tarp jų ir kardiologinius. Pamatyta, kad DI ir gydytojo vertinimo tikslumas reikšmingai nesiskiria, o tam tikrų matavimų atveju DI net šiek tiek pranoksta. Mūsų atliktais skaičiavimais, kai kurie matavimai ir vertinimai gali siekti 90% ir didesnį tikslumą.

Donatai, jūs taip pat GMI atstovas, tačiau „Biomatter Designs“ veikla labai stipriai skiriasi. Ką daro jūsų startuolis?

Donatas Repečka: mes užsiimame naujų baltymų molekulių kūrimu. Trumpai tariant – tai baltymų inžinerija. Ir šiuo atveju kalbame ne tik apie maistinius baltymus, bet ir apie molekules, kurios gali atlikti tam tikras funkcijas, pavyzdžiui, kovoti prieš tam tikras ligas, skaidyti plastiką, valyti dėmes iš purvinų rūbų. Mes bandome sujungti atskirus pasaulius – sintetinę biologiją (baltymų inžineriją) ir DI. Pasitelkdami DI ir kompiuterinius resursus stengiamės pagreitinti procesą, kuris kuriant vieną konkrečią molekulę gali trukti iki kelių metų.

Mūsų istorija prasidėjo 2017 metais, kai dabartinės komandos dalis nusprendė dalyvauti tarptautiniame sintetinės biologijos konkurse. Pasirodėme gana sėkmingai ir tai suteikė pasitikėjimo judėti toliau. Supratome, kokį potencialą turi baltymų inžinerija ir kaip ją galime pritaikyti spręsdami šių dienų problemas.

Kam naudojami sintetiniai baltymai?

Donatas Repečka: baltymai naudojami labai plačiai. Medicinoje jie gali būti naudojami kaip terapiniai baltymai, t.y. jie patys savaime gali kovoti. Iš esmės – tai antikūnai. Baltymai gali būti naudojami ir vaistų kūrime: naudojant sukurtus baltymus visas procesas, vykstantis kuriant vaistų molekules, gali būti pagreitintas, palengvintas, padarytas efektyvesnis. Tai dvi sritys, kur baltymų inžinerija gali labai prisidėti.

Kaip jūsų kuriamas produktas pakeis mūsų gyvenimus?

Donatas Repečka: Baltymų inžineriją riboja tik mūsų fantazija. Tai, ką galima padaryti kuriant baltymus, sunku net nusakyti. Gaminant vaistus tam tikrose reakcijose dalyvaujantys dirbtiniai baltymai gali padaryti tai efektyviau, sumažinti gamybos taršą. Baltymai gali būti naudojami kovai su grūdines kultūras atakuojančiais vabzdžiais. Jie gali veikti kaip biologiniai įrankiai plastiko skaidymui. Mūsų vizija tą produktą padaryti kuo prieinamesnį, kad jį naudojant būtų galima spręsti aktualias problemas.

Tokioms veikloms reikia daug investicijų. Ar sunku pritraukti investuotojus?

Dr. Lina Kisielė: norėčiau atskirti dvi investicijų rūšis, kurias galima derinti tarpusavyje: tai Europos sąjungos struktūrinių fondų ir privataus kapitalo lėšos.

ES struktūrinių fondų investicijos – tai pagal įvairias priemones ir programas skiriamas finansavimas moksliniam produktui sukurti. Aplikuoti galima per MITA. Naudodamasi proga galiu priminti apie priemonę „Inostartas“, skirta mokslinio produkto prototipui sukurti. Finansavimas siekia 52 000 eurų, nuosavas indėlis labai mažas. Ji skirta būtent pabandyti sukurti savo technologiją. Tai paprasta priemonė, tad turite idėją ir viziją, kaip ją įgyvendinti, dar nesate rašę paraiškų ir neturite didelės patirties – čia gera proga pradėti.

Dėl privačių investicijų – taip, tai sunkus darbas, pavyksta ne iš pirmo karto. Mes, MITA, skatiname ir organizuojame susitikimus su investuotojais, finansuojame keliones į investuotojų tinklus. Lietuvoje glaudžiai bendradarbiaujame su Lietuvos verslo angelų tinklu, kuris kas mėnesį kviečia startuolius ir įmones, kurios ieško investicijų, pristatyti savo idėją.

Investavimo kultūra Lietuvoje dar tik formuojasi. Tai nėra naujas reiškinys, tačiau dar nėra įprasta imtis rizikingų projektų, o gyvybės mokslų projektai būtent tokie ir yra. Jie kainuoja labai daug, pavyzdžiui, ikiklinikiniai tyrimai gali kainuoti milijoną eurų. Tikiuosi, kad ta kultūra augs, privatūs investuotojai dažniau pastebės įmones ankstyvoje stadijoje, dar nebūtinai jau turinčias sukurtą prototipą, o investuotojo ne tik pinigai, bet ir žinios pagelbės startuoliui išplaukti į plačius vandenis.

Sprendimus vystomoms technologijoms taikančios UAB „Ligence“ ir UAB „Biomatter Designs“ dalyvavo Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) organizuotame konkurse „Life-saving innovations: stop COVID-19“irgavofinansavimąpagal priemonę „Inostartas”.