综述:AI引导的新型抗炎药物发现用于癌症治疗:药物开发的新时代

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Intelligent Hospital

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  这篇综述系统阐述了人工智能(AI)如何通过深度学习(DL)、定量构效关系(QSAR)建模和多组学整合技术,加速靶向NF-κB、STAT3、COX-2和IL-6/JAK轴等炎症通路的新型抗肿瘤药物开发,同时探讨了数据异质性、标准化缺失等挑战及临床转化前景。

  

AI引导的抗炎药物开发:癌症治疗的新范式

1. 引言

慢性炎症通过NF-κB、STAT3等通路驱动肿瘤发生,但传统抗炎药如NSAIDs存在选择性不足的问题。AI技术通过机器学习(ML)和自然语言处理(NLP)解析高通量组学数据,显著提升了靶点预测和化合物筛选效率。例如,图神经网络(GNNs)已用于模拟NF-κB信号网络,而生成对抗网络(GANs)可设计抑制STAT3二聚化的新型支架。

2. 炎症在癌症中的核心作用

NF-κB通路:AI虚拟筛选发现的小分子能阻断IκB激酶(IKK),抑制核转位。临床前研究表明,阿司匹林通过上调ANXA1间接抑制NF-κB,减少结肠癌增殖。
STAT3的双重角色:在乳腺癌中呈促瘤性,但在调节性T细胞(Tregs)中发挥抗炎作用。AI模型成功预测了尼克酰胺等STAT3抑制剂的再利用潜力。
COX-2/PGE2:AI优化的塞来昔布类似物可降低心血管副作用,其与免疫检查点抑制剂的联用方案已进入非小细胞肺癌(NSCLC)临床试验。

3. AI技术工具箱

  • 生成模型:变分自编码器(VAEs)生成具有优化ADMET特性的化合物库
  • 多组学整合:深度学习平台DeepOmix关联转录组与药物敏感性数据,指导个性化用药
  • 知识图谱:BERT模型挖掘文献,识别JAK抑制剂baricitinib的抗肿瘤免疫调节机制

4. 挑战与突破

尽管AI预测的PI3K-δ/γ抑制剂duvelisib在慢性淋巴细胞白血病(CLL)中显示疗效,但部分候选物因体内毒性失败。解决方案包括:

  • 引入SHAP值提升模型可解释性
  • 通过迁移学习解决小数据集过拟合问题

5. 未来方向

第三代AI系统将融合实时临床反馈数据,动态优化炎症靶向治疗方案。例如,CCR5拮抗剂leronlimab的AI驱动剂型改造,显著提升了乳腺癌靶向性。

(注:全文严格基于原文数据,未添加非引用结论)

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