لقد أنقذت المضادات الحيوية أرواحًا لا تعد ولا تحصى، وهي أداة حاسمة في الطب الحديث. لكننا نخسر الأرض في معركتنا ضد البكتيريا. في منتصف القرن الماضي العلماء اكتشف فئات جديدة كاملة من المضادات الحيوية. ومنذ ذلك الحين، تباطأت وتيرة الاكتشاف إلى حد كبير، وازداد انتشار البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.
من المحتمل أن تكون هناك مضادات حيوية لم يتم اكتشافها بعد، لكن الكون الكيميائي أكبر من أن يتمكن أي شخص من البحث فيه. في السنوات الأخيرة، تحول العلماء إلى الذكاء الاصطناعي. يمكن لخوارزميات التعلم الآلي أن تقلل أعدادًا هائلة من التكوينات الكيميائية المحتملة إلى عدد قليل من المرشحين الواعدين للاختبار.
حتى الآن، استخدم العلماء الذكاء الاصطناعي للعثور على مركبات منفردة لها خصائص المضادات الحيوية. لكن في دراسة جديدة، نشرت أمس في الطبيعةيقول باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إنهم قاموا ببناء واختبار نظام يمكنه تحديد فئات جديدة كاملة من المضادات الحيوية والتنبؤ بما قد يكون آمنًا للناس.
قام الذكاء الاصطناعي بغربلة أكثر من 12 مليون مركب ووجد فئة غير مكتشفة من المضادات الحيوية التي أثبتت فعاليتها في الفئران ضد المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)، وهي سلالة قاتلة من الجراثيم المقاومة للأدوية.
في حين أن هذه المضادات الحيوية المكتشفة بواسطة الذكاء الاصطناعي لا تزال بحاجة إلى إثبات أنها آمنة وفعالة عند البشر من خلال اجتياز التحدي القياسي للاختبارات السريرية، يعتقد الفريق أن عملهم يمكن أن يسرع الاكتشاف على الواجهة الأمامية، ونأمل أن يزيد معدل الإصابة الإجمالي لدينا.
استكشاف الفضاء المخدرات
يستخدم العلماء بشكل متزايد أدوات الذكاء الاصطناعي الجانبية لتسريع عملية الاكتشاف. ربما يكون البرنامج الأكثر شهرة هو برنامج AlphaFold من شركة DeepMind، وهو برنامج للتعلم الآلي يمكنه تصميم أشكال البروتينات، وهي اللبنات الأساسية لجسمنا. والفكرة هي أن AlphaFold وأحفاده يمكنهم تسريع العملية الشاقة لأبحاث الأدوية. إن قناعتهم قوية جدًا، لدرجة أن DeepMind أنشأت شركة تابعة لها في عام 2021، مختبرات متشابهة، مكرسة للقيام بذلك.
كما أظهرت أساليب الذكاء الاصطناعي الأخرى نتائج واعدة. وقد ركزت مجموعة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، على وجه الخصوص، على تطوير مضادات حيوية جديدة تماما لمحاربة الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية. أثبتت دراستهم الأولى، المنشورة في عام 2020، أن هذا النهج يمكن أن ينجح، عندما عثروا على الهاليسين، وهو مضاد حيوي لم يتم اكتشافه سابقًا والذي يمكن أن تقضي بسهولة على الإشريكية القولونية المقاومة للأدوية.
وفي متابعة في وقت سابق من هذا العام، استهدف الفريق Acinetobacter baumannii، "العدو العام رقم 1 للعدوى البكتيرية المقاومة للأدوية المتعددة"، وفقًا لجوناثان ستوكس من جامعة ماكماستر، وهو أحد كبار مؤلفي الدراسة.
"يمكن لبكتيريا Acinetobacter أن تعيش على مقابض أبواب المستشفى ومعداتها لفترات طويلة من الزمن، ويمكنها أن تلتقط جينات مقاومة المضادات الحيوية من بيئتها. ومن الشائع حقًا الآن العثور على عزلات A. baumannii المقاومة لكل المضادات الحيوية تقريبًا. قال ستوكس في ذلك الوقت.
وبعد فحص 6,680 مركبًا في ساعتين فقط، سلط الذكاء الاصطناعي الضوء على بضع مئات من المركبات المرشحة الواعدة. واختبر الفريق 240 من هذه المضادات الحيوية التي كانت مختلفة هيكليا عن المضادات الحيوية الموجودة. لقد أظهروا تسعة مرشحات واعدة، بما في ذلك واحد، أبوسين، الذي كان فعالا جدا ضد A. baumannii.
وأظهرت كلتا الدراستين أن هذا النهج يمكن أن ينجح، ولكنهما لم يسفرا إلا عن مرشحين منفردين ليس لديهم معلومات عنهم لماذا كانت فعالة. من المعروف أن خوارزميات التعلم الآلي عبارة عن صناديق سوداء، فما يحدث "بين الأذنين" إذا جاز التعبير غالبًا ما يكون لغزًا كاملاً.
في الدراسة الأخيرة، استهدفت المجموعة خصمًا معروفًا آخر، وهو MRSA، ولكن هذه المرة قاموا بربط العديد من الخوارزميات معًا لتحسين النتائج وإلقاء الضوء بشكل أفضل على منطق الذكاء الاصطناعي.
التقليب التبديل
تم تدريب أحدث المضادات الحيوية للفريق على حوالي 39,000 مركب، بما في ذلك تركيبها الكيميائي وقدرتها على قتل MRSA. كما قاموا بتدريب نماذج منفصلة للتنبؤ بسمية مركب معين للخلايا البشرية.
"يمكنك تمثيل أي جزيء بشكل أساسي كتركيبة كيميائية، وأيضًا يمكنك إخبار النموذج إذا كان هذا التركيب الكيميائي مضادًا للبكتيريا أم لا،" قال فيليكس وونغ، باحث ما بعد الدكتوراه في IMES ومعهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد، قال ميت أخبار. "تم تدريب النموذج على العديد من الأمثلة المشابهة. إذا أعطيته بعد ذلك أي جزيء جديد، ترتيبًا جديدًا للذرات والروابط، فيمكن أن يخبرك باحتمال أن يكون هذا المركب مضادًا للبكتيريا.
وبمجرد الانتهاء، قام الفريق بتغذية النظام بأكثر من 12 مليون مركب. قام الذكاء الاصطناعي بتضييق هذه القائمة الهائلة إلى حوالي 3,600 مركب تم تنظيمها في خمس فئات - بناءً على بنيتها - وتوقع أن يكون لها بعض النشاط ضد MRSA وأن تكون أقل سمية للخلايا البشرية. واستقر الفريق على قائمة نهائية تضم 283 مرشحا للاختبار.
ومن بين هؤلاء، وجدوا أن اثنين من نفس الفئة - أي أن لديهما مكونات هيكلية مماثلة يعتقد أنها تساهم في النشاط المضاد للميكروبات - كانتا فعالتين للغاية. في الفئران، قاومت المضادات الحيوية كلا من العدوى الجلدية والعدوى الجهازية عن طريق القضاء على 90% من بكتيريا MRSA الموجودة.
والجدير بالذكر أنه في حين أن عملهم السابق تناول البكتيريا سالبة الجرام عن طريق تعطيل أغشية الخلايا، فإن MRSA إيجابية الجرام ولها جدران أكثر سمكا.
وقال وونغ: "لدينا دليل قوي على أن هذه الطبقة الهيكلية الجديدة نشطة ضد مسببات الأمراض إيجابية الجرام عن طريق تبديد القوة الدافعة للبروتون في البكتيريا بشكل انتقائي". "تهاجم الجزيئات أغشية الخلايا البكتيرية بشكل انتقائي، بطريقة لا تسبب أضرارا كبيرة في أغشية الخلايا البشرية."
ومن خلال جعل الذكاء الاصطناعي قابلاً للتفسير، يأمل الفريق في التركيز على الهياكل التي قد تفيد عمليات البحث المستقبلية أو تساهم في تصميم مضادات حيوية أكثر فعالية في المختبر.
الامتحانات النهائية
الشيء الرئيسي الذي يجب ملاحظته هنا هو أنه على الرغم من أن المضادات الحيوية الجديدة كانت فعالة على الفئران على نطاق صغير جدًا، إلا أنه لا يزال هناك طريق طويل قبل أن يتم وصفها لك.
تخضع الأدوية الجديدة لاختبارات وتجارب سريرية صارمة، والعديد منها، حتى المرشحين الواعدين، لا ينجحون في الوصول إلى الجانب الآخر. مجال اكتشاف الأدوية بمساعدة الذكاء الاصطناعي، بشكل عام، هو ولا تزال في المراحل الأولى في هذا الصدد. الأول الأدوية المصممة للذكاء الاصطناعي تخضع الآن للتجارب السريرية، لكن لم تتم الموافقة على أي منها حتى الآن.
ومع ذلك، فإن الأمل هو تزويد خط الأنابيب بمرشحين أفضل بسرعة أكبر.
قد يستغرق الأمر من ثلاث إلى ست سنوات لاكتشاف مضاد حيوي جديد مناسب للتجارب السريرية. بالنسبة الى جامعة بنسلفانيا سيزار دي لا فوينتي، الذي يقوم مختبره بعمل مماثل. ثم لديك التجارب نفسها. ومع تزايد مقاومة المضادات الحيوية، قد لا يكون لدينا هذا الوقت من الوقت، ناهيك عن حقيقة أن المضادات الحيوية لا تحقق العائد على الاستثمار الذي تحققه الأدوية الأخرى. أي مساعدة هي موضع ترحيب.
"الآن، مع الآلات، تمكنا من تسريع [الجدول الزمني]،" قال دي لا فوينتي العلمي الأميركي. "في عملنا أنا وزملائي، على سبيل المثال، يمكننا أن نكتشف في غضون ساعات آلاف أو مئات الآلاف من المرشحين قبل المرحلة السريرية بدلاً من الاضطرار إلى الانتظار من ثلاث إلى ست سنوات. وأعتقد أن الذكاء الاصطناعي بشكل عام قد مكّن من ذلك.
ما زال الوقت مبكرًا، ولكن إذا أثبتت المضادات الحيوية التي اكتشفها الذكاء الاصطناعي جدارتها في السنوات المقبلة، فربما نتمكن من الحفاظ على اليد العليا في معركتنا الطويلة ضد البكتيريا.
الصورة الائتمان: خلية دم بيضاء بشرية تبتلع MRSA (أرجواني) / المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية، المعاهد الوطنية للصحة
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2023/12/21/ai-discovers-a-new-class-of-antibiotics-after-scouring-12-million-compounds/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- $ UP
- 000
- 1
- 12
- 2020
- 2021
- 39
- 600
- 90
- a
- القدرة
- ماهرون
- تسريع
- وفقا
- نشط
- نشاط
- بعد
- ضد
- AI
- هدف
- خوارزميات
- أيضا
- بالرغم ان
- an
- و
- آخر
- مضادات حيوية
- أي وقت
- أي شخص
- يبدو
- نهج
- اقتراب
- من وزارة الصحة
- هي
- حول
- ترتيب
- AS
- At
- مهاجمة
- المؤلفة
- بكتيريا
- الأساسية
- في الأساس
- معركة
- BE
- كان
- قبل
- يعتقد
- يعتقد
- أفضل
- كبير
- اسود
- Blocks
- دم
- السندات
- على حد سواء
- واسع
- علة
- ابني
- بنيت
- لكن
- by
- CAN
- المرشحين
- الخلية
- خلايا
- قرن
- بالسلاسل
- مادة كيميائية
- فئة
- فصول
- سريري
- التجارب السريرية
- آت
- مشترك
- إكمال
- مكونات
- مركب
- المساهمة
- إدانة
- استطاع
- ائتمان
- حاسم
- تلف
- التاريخ
- مخصصة
- العقل العميق
- تصميم
- تطوير
- مختلف
- اكتشف
- اكتشف
- يكتشف
- اكتشاف
- الأمراض
- do
- هل
- فعل
- لا
- إلى أسفل
- عقار
- اكتشاف المخدرات
- المخدرات
- e
- في وقت سابق
- في وقت مبكر
- الطُرق الفعّالة
- تمكين
- النهاية
- ضخم
- تماما
- البيئة
- معدات
- أنشئ
- حتى
- كل
- دليل
- مثال
- أمثلة
- القائمة
- حقيقة
- مشهور
- بنك الاحتياطي الفيدرالي
- قليل
- حقل
- حارب
- نهائي
- الاسم الأول
- خمسة
- ركز
- في حالة
- القوة
- وجدت
- تبدأ من
- جبهة
- نهاية المقدمة
- مستقبل
- تحد
- العلاجات العامة
- على العموم
- منح
- معطى
- Go
- أرض
- تجمع
- نابعة
- كان
- يد
- حفنة
- يحدث
- هارفارد
- يملك
- وجود
- مساعدة
- هنا
- سلط الضوء
- ضرب
- أمل
- نأمل
- تأمل
- المستشفى
- ساعات العمل
- HTTPS
- الانسان
- البشر
- قنطار
- مئات
- i
- فكرة
- تحديد
- if
- أنار
- تحسن
- in
- بما فيه
- القيمة الاسمية
- على نحو متزايد
- عدوى
- العدوى
- الأمراض المعدية
- إعلام
- معلومات
- بدلًا من ذلك
- معهد
- إلى
- استثمار
- عزلة
- IT
- انها
- جوناثان
- م
- القفل
- قتل
- نوع
- معروف
- مختبر
- اسم العائلة
- آخر
- تعلم
- مثل
- على الأرجح
- قائمة
- حياة
- طويل
- طويل الأمد
- فقدان
- آلة
- آلة التعلم
- الآلات
- المحافظة
- جعل
- القيام ب
- كثير
- أمر
- مايو..
- دواء
- ذكر
- فأره
- وسط
- ربما
- مليون
- معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
- نموذج
- عارضات ازياء
- تقدم
- جزيء
- الأكثر من ذلك
- أكثر
- MRSA
- my
- سر
- محليات
- تقريبا
- حاجة
- جديد
- المعاهد الوطنية للصحة
- تسعة
- لا
- بدون اضاءة
- لاحظ
- الآن
- أرقام
- of
- غالبا
- on
- ONE
- فقط
- or
- منظم
- أخرى
- لنا
- خارج
- على مدى
- الكلي
- الخاصة
- سلام
- خاص
- مرور
- مجتمع
- فى المائة
- ربما
- فترات
- خط أنابيب
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- محتمل
- قبل السريرية
- تنبأ
- وتوقع
- يقدم
- جميل
- انتشار
- سابق
- سابقا
- الاحتمالات
- عملية المعالجة
- البرنامج
- وعد
- واعد
- HAS
- البروتينات
- إثبات
- ثبت
- نشرت
- بسرعة
- تماما
- معدل
- بسهولة
- في الحقيقة
- الأخيرة
- مثل
- بحث
- الباحثين
- المقاومة
- مقاومة
- النتائج
- عائد أعلى
- صارم
- ارتفاع
- خزنة
- قال
- نفسه
- تم الحفظ
- قول
- حجم
- العلماء
- بحث
- البحث
- كبير
- مستقل
- التسوية (Settled)
- عدة
- الأشكال
- أظهرت
- أظهرت
- جانب
- مماثل
- منذ
- عزباء
- SIX
- بيج
- صغير
- So
- بعض
- تحدث
- سرعة
- نسج
- مراحل
- معيار
- لا يزال
- مخزون
- قوي
- الهيكلي
- هيكليا
- بناء
- الهياكل
- دراسات
- دراسة
- شركة فرعية
- جوهري
- مناسب
- البقاء على قيد الحياة
- نظام
- النظامية
- أخذ
- مع الأخذ
- فريق
- اقول
- اختبار
- الاختبار
- أن
- •
- من مشاركة
- أنفسهم
- then
- تشبه
- هم
- شيء
- اعتقد
- هذا العام
- الآلاف
- ثلاثة
- عبر
- الوقت
- الجدول الزمني
- إلى
- سويا
- قال
- جدا
- استغرق
- أداة
- متدرب
- محاكمات
- تحول
- اثنان
- خضع
- غير المكتشفة
- الكون
- جامعة
- مستعمل
- استخدام
- جدا
- انتظر
- وكان
- طريق..
- we
- ترحيب
- كان
- متى
- التي
- في حين
- أبيض
- كامل
- لمن
- مع
- وونغ
- للعمل
- مستحق
- سوف
- عام
- سنوات
- أمس
- حتى الآن
- أسفرت
- لصحتك!
- زفيرنت
- صفر