Donner du sens aux données biologiques et médicales

Responsable du projet : Prof. Amos Tanay
Les technologies de laboratoire de pointe, ainsi que les dossiers médicaux numériques qui peuvent être exploités à la recherche de modèles cliniquement significatifs, à l’origine d’importantes découvertes biomédicales, des maladies menaçantes. L’IA est un acteur majeur qui permettra à cette dynamique bienvenue de franchir une nouvelle étape.

L’expertise de Weizmann expliquée
Les scientifiques de l’Institut Weizmann créent et utilisent des méthodes basées sur l’IA pour favoriser des diagnostics plus rapides et plus précis, concevoir de meilleurs protocoles de traitement et tenir la promesse d’une médecine de précision. Par exemple, en combinant l’IA et l’analyse de cellules uniques, le professeur Ido Amit a caractérisé le profil d’expression génétique des patients atteints de myélome multiple qui résistent au traitement. Les recherches du professeur Ronen Basri, basées sur l’IA, ont contribué à la mise au point d’un système de vision par ordinateur qui quantifie la repousse des nerfs après une blessure, ce q u i pourrait conduire à de meilleures thérapies. La technologie du Dr Leeat Keren, basée sur l’IA, pour l’analyse de l’expression génétique dans des tissus complexes, permet d’examiner de plus près les interactions entre les cellules dans les tumeurs cancéreuses. Alon Chen, utilise l’apprentissage automatique pour identifier les biomarqueurs des enfants et des adolescents les plus susceptibles de bien réagir aux inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS), qui sont les traitements de première intention de la dépression et de l’anxiété, mais qui sont également associés, chez certains patients, à des effets secondaires dangereux.

Impact du projet « lA pour la santé humaine”
La contribution de l’IA à la recherche dans le domaine de la santé n’en est qu’à ses débuts. À l’avenir, non seulement l’IA aidera les scientifiques à obtenir une réponse rapide et complète à leurs questions les plus importantes, mais les capacités de collecte de données et de reconnaissance des formes de l’IA révèleront des questions cliniquement significatives que les scientifiques n’avaient même pas pensé à poser. De nouvelles pistes de recherche verront ainsi le jour, entraînant des progrès biomédicaux qui profiteront aux patients du monde entier.

Les éléments constitutifs de la vie 


Responsable du projet : Prof. Sarel Fleishman

Les protéines sont des molécules biologiques qui conduisent les réactions chimiques de la vie. Responsables d’une vaste gamme de tâches essentielles à la santé humaine et environnementale, les structures complexes des protéines individuelles ont évolué au fil des siècles. Aujourd’hui, des outils informatiques avancés permettent aux scientifiques de concevoir des protéines fonctionnelles à partir de zéro en quelques secondes, ce qui ouvre la voie à de nouvelles thérapies cliniques, à des enzymes industrielles et à des sources de biocarburants. Ce domaine scientifique passionnant devrait progresser encore plus rapidement avec l’aide de l’IA.

L’expertise de Weizmann expliquée
Les scientifiques de l’Institut Weizmann sont les inventeurs d’outils puissants permettant de concevoir des protéines qui n’existent pas dans la nature et qui ont des propriétés spécifiques et utiles. Ces outils, créés par le professeur Sarel Fleishman et désormais utilisés par des laboratoires du monde entier, codent les connaissances actuelles sur la façon dont les protéines se replient et fonctionnent, et prédisent comment des mutations spécifiques influenceraient les caractéristiques des protéines au niveau atomique.
Cette approche révolutionnaire de la conception de protéines a déjà donné lieu à des réalisations pratiques, notamment un nouveau vaccin basé sur une protéine synthétique qui provoque une réponse immunitaire contre le paludisme et est supérieure aux vaccins disponibles sur le marché. Le nouveau vaccin est rentable à produire et reste stable à des températures extrêmement élevées – deux avantages importants pour un vaccin destiné principalement aux populations pauvres vivant dans des climats tropicaux. Cette même approche peut être utilisée pour créer d’autres protéines fonctionnelles, telles que des anticorps capables d’éliminer les cellules cancéreuses ou des enzymes capables de démanteler les polluants et de les transformer en substances réutilisables.
D’autres scientifiques de l’Institut étudient comment les petites molécules peuvent perturber ou améliorer la fonction des protéines, afin d’améliorer les résultats dans le traitement clinique de diverses maladies. Le professeur Nir London a mis au point des méthodes informatiques et expérimentales qui permettent de cribler les petites molécules et d’identifier celles qui ont le plus de chances de devenir des médicaments efficaces pour des maladies spécifiques.
L’Institut Weizmann dispose d’un avantage fondamental et de premier plan au niveau mondial en matière de conception de protéines. Ada Yonath, scientifique de l’Institut Weizmann et lauréate du prix Nobel de chimie (2009), qui a utilisé la cristallographie aux rayons X pour cartographier la structure des ribosomes, les « usines » cellulaires où sont produites les protéines, a apporté une contribution décisive. Le professeur Michael Levitt a reçu le prix Nobel de chimie 2013 pour avoir écrit un programme informatique permettant de calculer les propriétés de n’importe quelle molécule, ce qui constitue un autre hommage à la recherche sur les protéines menée sur le campus de l’Institut Weizmann. Ce prix Nobel a été partagé avec Aryeh Warshel, qui était membre du laboratoire Weizmann du professeur Levitt au moment où cette avancée révolutionnaire a été réalisée.

Impact du projet « Building Blocks of Life » (les fondements de la vie)
L’IA est devenue un allié essentiel dans la quête mondiale de développement de nouvelles protéines aux fonctions bénéfiques. Et cette quête s’accélère : Il y a tout juste deux ans, une plateforme d’IA développée par DeepMind, une filiale de Google, a fait un bond en avant gargantuesque en déterminant de manière indépendante la forme 3D d’une protéine à partir des données relatives à sa séquence d’acides aminés. Étant donné que la plupart des protéines sont composées de centaines d’acides aminés qui peuvent s’assembler dans une variété presque infinie de structures potentielles, chaque structure correspondant à une fonction biologique différente, cette réalisation montre comment l’IA peut accélérer considérablement les progrès scientifiques liés à la conception des protéines et à l’ingénierie des protéines.
En intégrant les technologies d’IA les plus récentes dans les travaux actuellement en cours dans ses laboratoires de sciences de la vie, et en développant et en appliquant des approches d’IA entièrement nouvelles, la recherche de pointe de l’Institut Weizmann sur la conception de protéines générera des découvertes plus nombreuses et plus significatives. `

… Retombées du projet phare sur l’Intelligence Artificielle Ignite : Faire avancer la science

Le programme phare IA Ignite de l’Institut Weizmann des sciences offre une occasion extraordinaire de renforcer la recherche scientifique grâce à l’intégration des technologies de l’IA. Les personnes qui soutiennent ce programme peuvent contribuer à des découvertes révolutionnaires, accélérer les progrès scientifiques et propulser l’Institut Weizmann à la pointe de la recherche pilotée par l’IA. Les dons généreux permettront aux scientifiques créatifs de l’Institut Weizmann d’accroître leur impact, de repousser les frontières de la connaissance et d’ouvrir la voie à un avenir plus radieux.
Le projet phare AI Ignite a le potentiel d’être l’un des projets à plus fort impact jamais entrepris à l’Institut Weizmann des Sciences. En veillant à ce que chaque laboratoire de l’Institut ait accès à des outils d’IA de pointe et bénéficie d’un soutien pour leur utilisation, les personnes qui soutiennent IA Ignite deviendront de véritables partenaires du succès continu de l’Institut et de son leadership scientifique mondial.