"AI stelt onderzoekers in staat om nieuwe therapeutische middelen te ontwerpen met gewenste eigenschappen," aldus Kimberly Powell, Vice President Healthcare bij NVIDIA. We bespreken met haar hoe NVIDIA, bekend vanwege de productie van high-performance Graphics Processing Units (GPUs), gezondheidsoplossingen mogelijk maakt met versnelde berekeningen.
Hoe ziet u de gezondheidszorg voor u, gestuurd door ontwikkelingen in technologie en (generatieve) AI?
Op dezelfde manier waarop piloten simulators gebruiken om te oefenen voor vluchten, kunnen chirurgen hun vaardigheden oefenen in simulatie met digitale kopieën van organen. Artsen kunnen patiënt specifieke modellen van individuele organen maken om te trainen voorafgaand aan een operatie. Ook medische studenten kunnen oefenen met digitale kopieën, waarbij haptische feedback wordt gebruikt om de training te versterken. Em chirurgen kunnen gebruikmaken van begeleide chirurgie, met innovaties zoals virtuele tracking van gereedschap en telepresence.
Generatieve AI stelt onderzoekers in staat om nieuwe AI-modellen te trainen voor scheikunde en biologie.
Dit ontsluit een nieuw begrip van moleculen, eiwitten en DNA om patronen in datasets te ontdekken, moleculaire reacties te voorspellen en veelbelovende deeltjes te optimaliseren, wat een doorbraak betekent voor de farmaceutische industrie. Farmaceutische bedrijven kunnen op maat gemaakte generatieve AI-modellen bouwen door middel van training en verfijning met hun uitgebreide eigen gegevens.
NVIDIA ‘maakt gezondheidsoplossingen mogelijk met versnelde berekeningen.' Wat betekent dit in de praktijk?
Versnelde berekeningen vormen de kern van de meest geavanceerde technologieën, waaronder generatieve AI, simulatie en real-time verwerking. In geneesmiddelenonderzoek wordt AI gebruikt om nieuwe eiwitten of moleculen te genereren, structuren en eigenschappen te voorspellen en virtueel miljarden therapeutische kandidaten te screenen, allemaal op een computer in plaats van traditionele experimentele methoden. Dit verlaagt de kosten, versnelt de time-to-market en overstijgt de menselijke verbeelding. In de genomica kan versnelde genoomanalyse in populatie- en kankergenomica-onderzoeken helpen bij het identificeren van zeldzame ziekten en het sneller op de markt brengen van op maat gemaakte therapeutica, wat de weg naar precisiegeneeskunde bevordert.
Voor medische apparaten kan AI dienen als een extra set ‘ogen’ voor vroege detectie en automatische meting van afwijkingen, chirurgen begeleiden en patiënten monitoren, waardoor elk ziekenhuis slim wordt. Kunt u enkele voorbeelden geven van vooruitgang in geneesmiddelenonderzoek, genomica, medische apparaten en slimme ziekenhuizen dankzij baanbrekende technologieën?
NVIDIA BioNeMo is een cloudservice voor generatieve AI in de biologie, met een verscheidenheid aan AI-modellen voor kleine moleculen en eiwitten. Met BioNeMo kunnen farmaceutische onderzoekers en professionals in de industrie generatieve AI gebruiken om de identificatie en optimalisatie van nieuwe geneesmiddelkandidaten te versnellen.
Startup Evozyne gebruikte NVIDIA BioNeMo voor AI-eiwitherkenning om nieuwe eiwitten te ontwikkelen met verbeterde functionaliteit die experimenteel zijn gevalideerd. In een gezamenlijk artikel worden de ontwikkelde eiwitten beschreven, waarvan er één mogelijk kan worden gebruikt voor de behandeling van ziekten en een andere is ontworpen voor koolstofconsumptie.
Amgen heeft zijn ontwerpplatform voor antilichamen verbeterd door vijf eigen generatieve AI-modellen aan te passen met behulp van BioNeMo. Daardoor is de ontwikkeltijd verkort van drie maanden naar slechts vier weken. Vervolgens gebruikte Amgen de AI-modellen van BioNeMo om de structuur van de nieuw gegenereerde antilichamen te voorspellen - allemaal op NVIDIA DGX Cloud in plaats van langdurige en kostbare laboratoriumexperimenten.
NVIDIA Parabricks is een suite van met behulp van AI versnelde genomische analyse-applicaties die de snelheid en nauwkeurigheid van het hele sequencingproces verbeteren. Van het verzamelen van genetische gegevens tot de analyse en rapportage ervan. Een volledig genoom kan worden geanalyseerd in 16 minuten, in plaats van bijna een dag op een CPU. Dat betekent dat meer mensen sneller en goedkoper kunnen worden gesequenced, zodat patiënten de hulp krijgen die ze nodig hebben en onderzoekers meer te weten komen over duizenden nog onbehandelde ziekten.
Form Bio heeft onlangs NVIDIA Parabricks geïntegreerd in zijn computationele life sciences-platform, wat resulteerde in een verlaging van de totale kosten met 52%, waardoor professionals in de life sciences de hele genoomsequentie-analyse kunnen versnellen.
Miljoenen medische apparaten worden dagelijks gebruikt in ziekenhuizen om robotondersteunde chirurgie, bestralingstherapie, CT-scans en meer mogelijk te maken. NVIDIA Holoscan - een schaalbaar, softwaregedefinieerd AI-computingplatform voor real-time gegevensverwerking - versnelt deze apparaten zodat ze de lage latentie-inferentie kunnen leveren die nodig is voor AI in een klinische omgeving.
In een baanbrekende ontwikkeling brachten artsen van het Belgische trainingscentrum voor chirurgie, de ORSI Academy, NVIDIA Holoscan voor het eerst in de operatiekamer om robotondersteunde chirurgie in de praktijk te ondersteunen.
Bovendien heeft Medtronic onlangs aangekondigd dat het NVIDIA gezondheidszorg- en edge AI-technologieën zal integreren in zijn GI Genius intelligente endoscopiemodule, ontwikkeld en geproduceerd door Cosmo Pharmaceuticals. GI Genius is het eerste door de FDA goedgekeurde, door AI-ondersteunde, colonoscopie-hulpmiddel dat artsen helpt bij het detecteren van poliepen die kunnen leiden tot colorectale kanker.
Iedereen praat over kunstmatige intelligentie. Hoe zal AI de gezondheidszorg transformeren?
In dit nieuwe tijdperk van generatieve AI leert AI relaties te leggen, te redeneren en voorspelt het de structuur en functie van biomoleculen en ontwerpt het zelfs nieuwe therapeutica met gewenste eigenschappen. De resultaten zijn baanbrekend - onderzoek toont aan dat generatieve AI de biologie en scheikunde transformeert van wetenschap naar techniek, een doorbraak die de farmaceutische industrie zal revolutioneren.
In andere toepassingen levert AI in de gezondheidszorg verbeteringen op in klinische ecosystemen. Met AI die helpt bij het stroomlijnen van administratieve taken in de gezondheidszorg, kunnen clinici zich richten op het geven van de best mogelijke zorg aan hun patiënten. Vooruitgang in AI heeft de wachttijden voor radiologieresultaten teruggebracht van weken naar minuten. Baanbrekende AI-modellen verminderen de kans op heropname van patiënten in ziekenhuizen, waardoor de nadelen die daarmee gepaard gaan, zoals slechtere resultaten en hogere kosten voor zowel patiënten als ziekenhuizen, worden vermeden.
En wat fascineert u het meest aan potentiële toepassingen van AI in geneeskunde en levenswetenschappen?
Het meest fascinerende gebruik van AI in de gezondheidszorg is het vermogen om het menselijk begrip van biologie te ontsluiten. We hebben decennialang de taal van biologie en scheikunde kunnen lezen. Maar nu, met generatieve AI, kunnen we het beginnen te begrijpen, erover redeneren en nieuwe ideeën genereren om het te beïnvloeden.
Generatieve AI verandert biologie van wetenschap naar techniek, wat betekent dat we therapieontwikkelingstijden van tien jaar kunnen verkorten, in staat gesteld worden om geneeskunde te personaliseren, ons aan te passen aan nieuwe ziekten en de kosten aanzienlijk te verlagen, waardoor de toegang tot moderne geneeskunde wordt vergroot.
Een ander fascinerend en snel bewegend gebied is de chirurgie - minimaal invasieve, robotondersteunde chirurgie en telesurgery hebben enorm potentieel voor menselijke overleving en het verminderen van de kosten van gezondheidszorg. Real-time AI helpt chirurgen om te zien, te navigeren, te meten en uiteindelijk precisietaken uit te voeren, waardoor toegang tot levensreddende procedures wordt vergroot, positieve resultaten van gecompliceerde ingrepen en procedures die voorheen niet mogelijk waren door mensen worden uitgevoerd.
Het NVIDIA Inception-programma stimuleert meer dan 2000 healthcare-startups bij het ontwikkelen van tools om operaties te optimaliseren, diagnostiek te verbeteren en de patiëntenzorg te verbeteren. Kunt u enkele van de voorbeelden noemen waar u het meest enthousiast over bent?
Healthcare-startups verstoren traditionele modellen in de hele branche met innovatieve oplossingen die de kwaliteit en efficiëntie van de zorg sterk verbeteren. Opkomende AI-startups maken gebruik van de technologie om de overvloed aan medische gegevens beter te begrijpen en bieden nauwkeurigere diagnoses, geoptimaliseerde behandelingsaanbevelingen en voorspellingen van ziekteprogressie op een niveau dat eerder niet mogelijk was.
Een voorbeeld hiervan is Insilico Medicine, een lid van NVIDIA Inception, dat een geneesmiddelkandidaat heeft geïdentificeerd met behulp van hun AI-platform. Dit kandidaat-medicijn is nu in fase 2 van klinische proeven voor de behandeling van idiopathische pulmonale fibrose, een relatief zeldzame longziekte die leidt tot een progressieve achteruitgang van de longfunctie.
Een ander voorbeeld is VinBrain, een lid van Inception, dat DrAid heeft ontwikkeld, de enige AI-software voor geautomatiseerde röntgendiagnostiek in Zuidoost-Azië en een van de eerste AI-platforms die door de FDA zijn goedgekeurd om kenmerken van ingeklapte longen op röntgenfoto's te detecteren.
Wat moeten we doen om te voorkomen dat al deze geweldige technologieën in de gezondheidszorg en levenswetenschappen alleen beschikbaar zijn voor degenen die zich dat kunnen veroorloven?
AI zal de gezondheidszorg democratiseren door de toegang tot zorg te vergroten. De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat tweederde van de wereld geen toegang heeft tot diagnostische medische beeldvorming. AI zal de toegang tot radiologie verbeteren, detectiepercentages verbeteren en drempels voor zorg verlagen. Naarmate het tempo van innovatie toeneemt, zullen de kosten dalen en kunnen nieuwe systemen in hun werkstromen worden opgenomen.
Gezondheidszorg is een sterk gereguleerde sector, waardoor het veel moeilijker is om technologische doorbraken snel in de dagelijkse praktijk te implementeren. Zal technologie erin slagen om de gezondheidszorgsystemen snel te transformeren?
AI heeft al grote successen geboekt in de gezondheidszorg - van chatbots tot het controleren van de beeldkwaliteit tot monitoren op de operatiekamer - die geen goedkeuring van regelgevende instanties vereisen. Tegelijkertijd werken de regelgevende instanties hard om nieuwe technologieën goed te keuren, en zijn er al meer dan 500 software-as-a-medical-device-producten op de markt. Het is een wereldwijde plicht dat de gezondheidszorg, technologie en regelgevende instanties samenwerken om de noodzakelijke waarborgen te onderwijzen, begrijpen en implementeren om te evolueren en te profiteren van AI als levensveranderend hulpmiddel.
We praten al jaren over technologie die problematische gezondheidssystemen oplost. Wat geeft u hoop dat dit binnenkort echt zal gebeuren?
Recente technologische vooruitgang heeft al aangetoond dat AI een positieve impact heeft in de klinische omgeving. Vooruitgang in AI heeft wachttijden voor radiologieresultaten teruggebracht van dagen naar minuten. Doorbraken in robotica hebben patiënten in staat gesteld om op dezelfde dag naar huis te gaan na ingrepen die vroeger dagen van herstel in het ziekenhuis vereisten.
