電生理信號＋AI分析 快測藥物副作用

電生理信號＋AI分析快測藥物副作用

[2024.05.20] 發表

【明報專訊】傳統測試新藥的流程是，先做動物測試，觀察有沒有療效和副作用；效果滿意的話，才做人體臨牀測試。但即使這樣，仍需要使用相當多的動物和時間。有初創公司研究出一套新方案，只需使用小量動物組織，比較這些組織在落藥前後的電生理信號，再配合人工智能技術分析，就可快速預測藥物會否對人類產生副作用，節省大量時間和動物！

明報記者薛偉傑

攝影劉焌陶

腸律藥理智研(香港)有限公司首席執行官廖婉杏表示，早在2010年，醫學界已開始將動物腦組織或心臟組織切片，放在一片微電極陣列晶片上研究電生理信號。而她則想到，動物的其他器官(例如腸和胃)切片，也可用這種方式量度電生理信號，比較落藥前後的波形，以此判斷那種藥物會否對動物產生副作用(例如嘔吐、腹瀉等)。

腸律藥理：3小時可分析50種藥物

由於人工智能技術在2022年開始變得火熱，廖婉杏更想到建立一個人工智能模型，利用人工智能技術代替人類肉眼，比較落藥前後的波形，以節省時間。因為人類肉眼只能比較那些波形的24個特徵，分析時間也很長；但人工智能技術卻可比較10萬個至數十萬個特徵(視乎不同的模型)，而且分析時間短得多。要測試一隻藥物會否引致某一種副作用，傳統動物測試至少要向6隻動物餵服藥物，然後觀察牠們有沒有出現副作用。因為即使同一種動物，體質也有差異，部分會出現副作用，部分不會。因此若改為使用動物的某個器官的切片比較落藥前後波形，也同樣至少要做6次測試。但若用人類肉眼來分析和比較6對波形，就要用上一星期。相比之下，使用一部配備GPU晶片的桌面電腦，運行人工智能軟件大約3小時就可分析和比較300對波形，即相當於測試了50種藥物會否引致那種副作用。而且，這個方案也可用少很多動物。單以一隻臭鼠(Suncus Murinus)的腸和胃來說，就可以做10至13次藥物測試，還未計其他器官。

由2022年至今，該公司使用臭鼠等動物的腸胃組織切片，比較落藥前後的電生理信號波形，已經測試約250種西藥(其中約七成是市場上流行的)，涉及的副作用大約100種。其中，有13種副作用的動物電生理數據測試已非常成熟，可利用有關結果預測人類服食同一種藥物後是否也會有那些副作用，精確度達到90%以上。這13種副作用包括：與胃和腸道相關的嘔吐、噁心、腹瀉、腹痛、胃腸道不適，以及出現在其他器官上的頭暈、乏力、驚恐、感覺異常、胸痛、浮腫、皮膚炎、皮疹等。

預測人類結果精確度高逾九成

為什麼只使用腸胃組織切片，也可以推測其他器官會否出現副作用呢？廖婉杏解釋，因為同一物種的所有器官的細胞都擁有相近或相同的「受體」(能夠傳導細胞外信號及在細胞內產生特定效應的分子)，所以就算只使用其中一個器官的組織，也有可能測試到那些在其他器官上才出現的副作用。

暫時來說，以這個做法預測人類服食某藥物之後有沒有上述13種副作用，會較為精確。若用來預測有沒有其他副作用，精確度較低，但未必不可行，可能只是該公司未找到和其他副作用有關聯的腸胃電生理數據。

當然，若使用腦部切片的電生理數據預測服藥後會否頭暈；或者使用子宮切片的電生理數據預測服藥後會否流產等，應該會較容易找到關聯，以及準確率較高。該公司也希望逐步測試腸胃以外的其他器官切片的電生理數據，將來能夠最大化地利用任何一隻供測試的動物。去年，該公司開始測試某些動物的膽囊、膀胱、子宮切片的電生理數據。只是這些器官的數據暫時還不夠多，未能建立人工智能模型。

最大化利用動物測試

該公司希望和跨國大藥廠合作，為對方提早預測新藥會否令人體產生副作用，從而降低新藥的整體開發成本。若有副作用，就建議調整配方，或者加入一些抑制副作用的成分。但由於該公司成立不到年半，她預期和跨國大藥廠的磨合需時，可能要大約3年後，該公司的方案才能真正商業化。

廖婉杏又表示，除了預測藥物有沒有副作用之外，這個方案還可以預測藥物有沒有正面的作用。該公司最近就發覺，有兩種現時作其他用途的藥物，原來也可以止嘔。即是說，在舊藥中發掘新用途。