Als Takeda Pharmaceutical Co. und die MIT College of Engineering im Februar 2020 ihre auf künstliche Intelligenz im Gesundheitswesen und in der Arzneimittelentwicklung ausgerichtete Zusammenarbeit starteten, stand die Gesellschaft am Rande einer weltverändernden Pandemie und KI battle noch lange nicht das Schlagwort, das es heute ist.
Am Ende des Programms sieht die Welt ganz anders aus. KI ist zu einer transformativen Technologie in vielen Branchen geworden, darunter im Gesundheitswesen und in der Pharmaindustrie. Gleichzeitig hat die Pandemie die Herangehensweise vieler Unternehmen an das Gesundheitswesen sowie die Artwork und Weise, wie sie Medikamente entwickeln und verkaufen, verändert.
Sowohl für das MIT als auch für Takeda battle das Programm bahnbrechend.
Als das Programm an den Begin ging, hofften die Beteiligten, dass es zur Lösung greifbarer, realer Probleme beitragen würde. Am Ende des Programms hat es einen Katalog neuer Forschungsarbeiten, Entdeckungen und gewonnener Erkenntnisse hervorgebracht, darunter ein Patent für ein System, das die Herstellung niedermolekularer Medikamente verbessern könnte.
Letztlich ermöglichte das Programm beiden Unternehmen, die Grundlage für eine Welt zu schaffen, in der KI und maschinelles Lernen eine zentrale Rolle in der Medizin spielen, indem sie Takedas Fachwissen im Bereich Biopharmazie und das tiefe Verständnis der MIT-Forscher für KI und maschinelles Lernen nutzten.
„Das MIT-Takeda-Programm hat enorme Auswirkungen gehabt und ist ein leuchtendes Beispiel dafür, was erreicht werden kann, wenn Experten aus Industrie und Wissenschaft zusammenarbeiten, um Lösungen zu entwickeln“, sagt Anantha Chandrakasan, Chief Innovation and Technique Officer des MIT, Dekan der College of Engineering und Vannevar Bush-Professor für Elektrotechnik und Informatik. „Das Programm hat nicht nur zu Forschungsergebnissen geführt, die den Einsatz von KI und maschinellem Lernen im Gesundheitswesen vorangetrieben haben, sondern auch neue Möglichkeiten für Lehrkräfte und Studenten des MIT durch Stipendien, Finanzierung und Vernetzung eröffnet.“
Das Besondere an diesem Programm battle, dass es sich auf mehrere konkrete Herausforderungen im Bereich der Arzneimittelentwicklung konzentrierte, bei deren Bewältigung Takeda Hilfe benötigte. Die MIT-Fakultäten hatten die Möglichkeit, die Projekte auf der Grundlage ihres Fachgebiets und ihres allgemeinen Interesses auszuwählen, wodurch sie neue Bereiche im Gesundheitswesen und der Arzneimittelentwicklung erkunden konnten.
„Der Schwerpunkt lag auf Takedas schwierigsten Geschäftsproblemen“, sagt Anne Heatherington, Chief Knowledge and Expertise Officer für Forschung und Entwicklung bei Takeda und Leiterin des Knowledge Sciences Institute.
„Das waren Probleme, mit denen die Kollegen vor Ort wirklich zu kämpfen hatten“, fügt Simon Davies hinzu, der geschäftsführende Direktor des MIT-Takeda-Programms und Takedas globaler Leiter für statistische und quantitative Wissenschaften. Takeda sah eine Gelegenheit, mit den Weltklasse-Forschern des MIT zusammenzuarbeiten, die nur ein paar Blocks entfernt arbeiteten. Takeda, ein globaler Pharmakonzern mit globalem Hauptsitz in Japan, hat seine globalen Geschäftseinheiten und sein F&E-Zentrum gleich um die Ecke vom Institut.
Im Rahmen des Programms konnten MIT-Dozenten aus einer Gruppe potenzieller Takeda-Projekte die Themen auswählen, an denen sie arbeiten wollten. Anschließend gingen Groups, darunter MIT-Forscher und Takeda-Mitarbeiter, in zwei Runden Forschungsfragen an. Im Laufe des Programms arbeiteten die Mitarbeiter an 22 Projekten zu Themen wie Arzneimittelentdeckung und -forschung, klinische Arzneimittelentwicklung und Arzneimittelherstellung. Über 80 MIT-Studenten und Dozenten arbeiteten zusammen mit mehr als 125 Takeda-Forschern und -Mitarbeitern in Groups an diesen Forschungsfragen.
Bei den Projekten ging es nicht nur um schwierige Probleme, sondern auch um das Potenzial für skalierbare Lösungen innerhalb von Takeda oder in der gesamten Biopharmaindustrie.
Einige der Ergebnisse des Programms haben bereits zu umfassenderen Studien geführt. Die Ergebnisse einer Gruppe zeigten beispielsweise, dass der Einsatz künstlicher Intelligenz zur Sprachanalyse eine frühere Erkennung von Frontotemporaler Demenz ermöglichen und die Diagnose schneller und kostengünstiger stellen kann. Ähnliche algorithmische Analysen der Sprache von Patienten mit der Diagnose ALS können Ärzten auch helfen, den Verlauf dieser Krankheit zu verstehen. Takeda testet weiterhin beide KI-Anwendungen.
Andere Entdeckungen und KI-Modelle, die aus der Forschung des Programms hervorgingen, haben bereits Wirkung gezeigt. Die Verwendung eines physikalischen Modells und KI-Lernalgorithmen kann beispielsweise dabei helfen, Partikelgröße, Mischung und Konsistenz von pulverförmigen, kleinmolekularen Medikamenten zu erkennen und so die Produktionszeitpläne zu beschleunigen. Basierend auf ihrer Forschung im Rahmen des Programms haben die Mitarbeiter ein Patent für diese Technologie angemeldet.
Bei injizierbaren Medikamenten wie Impfstoffen können KI-gestützte Inspektionen auch die Prozesszeit und die Anzahl falscher Rückweisungen reduzieren. Der Ersatz menschlicher visueller Inspektionen durch KI-Prozesse hat für das Pharmaunternehmen bereits messbare Auswirkungen gezeigt.
Heatherington fügt hinzu: „Die von uns gewonnenen Erkenntnisse legen den Grundstein für unser nächstes Vorhaben, nämlich die Einbettung von KI und Gen-KI (generative KI) in alles, was wir künftig tun.“
Im Laufe des Programms nahmen auch mehr als 150 Takeda-Forscher und -Mitarbeiter an Bildungsprogrammen teil, die von der Abdul Latif Jameel Clinic for Machine Studying in Well being organisiert wurden. Neben der Bereitstellung von Forschungsmöglichkeiten finanzierte das Programm 10 Studenten über SuperUROP, das Superior Undergraduate Analysis Alternatives Program, sowie zwei Kohorten des DHIVE-Programms für Gesundheitsinnovation, das Teil des MIT Sandbox Innovation Fund Program ist.
Obwohl das offizielle Programm beendet wurde, werden bestimmte Aspekte der Zusammenarbeit fortgeführt, wie etwa die MIT-Takeda Fellows, die Doktoranden bei ihrer bahnbrechenden Forschung im Bereich Gesundheit und KI unterstützen. Während seiner Laufzeit unterstützte das Programm 44 MIT-Takeda Fellows und wird MIT-Studenten auch weiterhin über einen Stiftungsfonds unterstützen. Auch die organische Zusammenarbeit zwischen MIT- und Takeda-Forschern wird fortgeführt. Und die Associate des Programms arbeiten daran, ein Modell für ähnliche akademische und industrielle Partnerschaften zu schaffen, um die Wirkung dieser einzigartigen Zusammenarbeit zu verstärken.