ساخت داروی آلزایمر با کمک هوش مصنوعی – مرجع علم و فناوری

گالانتامین»، یک داروی رایج است که توسط افراد مبتلا به بیماری آلزایمر و سایر اشکال زوال عقل در سراسر جهان برای درمان علائم آن‌ها استفاده می‌شود.

در حال حاضر محققان دانشگاه تگزاس در آستین ابزارهایی از جمله یک سیستم هوش‌مصنوعی و حسگرهای زیستی درخشان را برای استفاده از میکروب‌ها در یک روز برای انجام همه کارها توسعه داده‌اند.

در مقاله‌ای در Nature Communications، محققان فرایندی را با استفاده از باکتری‌های اصلاح شده ژنتیکی برای ایجاد یک پیش‌ساز شیمیایی گالانتامین به عنوان محصول جانبی متابولیسم سلولی طبیعی میکروب ارائه می‌دهند. اساسا ، باکتری‌ها برای تبدیل غذا به ترکیبات دارویی برنامه‌‌ریزی شده‌اند.

اندرو الینگتون، استاد علوم زیستی مولکولی و نویسنده این مطالعه گفت: “هدف این است که در نهایت داروهایی مانند این را در مقادیر زیادی تخمیر کنیم، این روش یک منبع قابل اعتماد ایجاد می‌کند که تولید آن بسیار ارزان‌تر است. این فصل رشد ندارد و نمی‌تواند تحت تاثیر خشکسالی یا سیل قرار گیرد.”

«دنی دیاز»(Danny Diaz)، پژوهشگر مقطع فوق دکتری دانشگاه تگزاس در آستین، یک سیستم هوش مصنوعی را به نام «MutComputeX» ابداع کرد که کلید این فرآیند است. این سیستم، نحوه جهش پروتئین‌ها را در باکتری‌ها برای بهبود کارآیی و دمای عملیاتی آنها به منظور به حداکثر رساندن تولید ماده شیمیایی دارویی مورد نیاز مشخص می‌کند.

دیاز گفت: این سیستم به شناسایی جهش‌هایی کمک کرد که باکتری‌ها را در تولید مولکول مورد نظر کارآمدتر می‌کنند. در برخی موارد، سیستم تا سه برابر بیشتر از سیستم طبیعی موجود در گل نرگس کارآمد بود.

فرآیند مهار میکروب‌ها برای تولید محصولات جانبی سودمند، چیز جدیدی نیست. برای مثال، باکتری‌ها به تولید پنیر و ماست کمک می‌کنند. تخمیر میکروبی در حال حاضر برای ساخت انواع خاصی از انسولین برای درمان دیابت مورد استفاده قرار می‌گیرد. هورمون‌ها و پروتئین‌های نوترکیب مورد استفاده در چندین دارو مانند داروهای خودایمنی و حتی واکسن‌ها نیز تحت این فرآیند ایجاد می‌شوند. استفاده از هوش مصنوعی در این فرآیند، نسبتا جدید است و آنچه را که با تخمیر میکروبی امکان‌پذیر می‌شود، گسترش می‌دهد.

این گروه پژوهشی، باکتری «اشریشیا کلی»(E. coli) را برای تولید «4-O’Methyl-norbelladine» اصلاح ژنتیکی کردند که یک عنصر شیمیایی سازنده گالانتامین است. این مولکول در خانواده‌ای از ترکیبات استخراج‌شده از گل نرگس موجود است که کاربرد دارویی در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان، عفونت‌های قارچی و عفونت‌های ویروسی دارند، اما استفاده از تخمیر میکروبی برای ایجاد یک ماده شیمیایی در این خانواده، یک کار جدید است.

پژوهشگران یک حسگر زیستی فلورسنت را نیز ابداع کردند تا به سرعت نشان دهد کدام باکتری، مواد شیمیایی مورد نظر را تولید می‌کند و چه مقدار از آن را ارائه می‌دهد. هنگامی که حسگر زیستی با پروتئینی که به طور ویژه ساخته شده است، تماس پیدا می‌کند، به رنگ سبز می‌درخشد.

«سایمون دویلزنیتز»(Simon d’Oelsnitz)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: حسگر زیستی به ما امکان می‌دهد تا نمونه‌ها را در چند ثانیه آزمایش و تحلیل کنیم. همچنین، برنامه یادگیری ماشینی به ما امکان می‌دهد که به راحتی ترکیبات را از ده‌ها هزار مورد به ده‌ها مورد محدود کنیم. این دو در کنار هم، یک سیستم واقعا قوی را تشکیل می‌دهند.

منبع: برنا