الذكاء الاصطناعي ي designed بروتينات جديدة لمكافحة السرطان ومقاومة المضادات الحيوية خلال ثوانٍ

في غضون ثوانٍ، تتمكن الذكاء الاصطناعي من بناء البروتينات لمكافحة السرطان ومقاومة المضادات الحيوية خلال العام الماضي، شهد العالم زيادة ملحوظة في عدد البروتينات التي تم تصميمها بواسطة الذكاء الاصطناعي والتي ستُستخدم في علاج مجموعة متنوعة من الحالات، بدءًا من لدغات الثعابين وانتهاءً بالسرطان. ما كان يستغرق عقودًا من الزمن لعلماء الأحياء لإنتاج بروتين محدد لمرض معين، أصبح الآن ممكنًا إنجازه خلال ثوانٍ معدودة. على نحو غير مسبوق، استخدم العلماء الأستراليون الذكاء الاصطناعي لبناء بروتين حيوي جاهز للاستخدام، وهو في هذه الحالة قادر على مكافحة البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية مثل إشريكية القولون (E. coli). دراسة نُشرت في مجلة Nature Communications، تقدم طريقة جديدة لمعالجة الأزمة المتزايدة التي تسببها البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. من خلال استخدام الذكاء الاصطناعي بهذه الطريقة، أصبحت أستراليا ضمن الدول القليلة مثل الولايات المتحدة الأمريكية والصين التي طورت منصات ذكاء اصطناعي قادرة على إنتاج آلاف البروتينات الجاهزة للاستخدام بسرعة، مما يفتح الباب لتطوير أدوية وتشخيصات أسرع وأكثر بأسعار معقولة، والتي قد تعيد تشكيل البحث البيولوجي الطبي والعناية بالمرضى. ترأس هذه الدراسة الدكتور ريس غرينتر والدكتور غافين نوت، زميل سنو الطبي، اللذان يقودان برنامج تصميم البروتينات باستخدام الذكاء الاصطناعي الجديد، الذي يتواجد في معهد بيو21 بجامعة ملبورن ومعهد اكتشاف الطب الحيوي في جامعة موناش. وفقًا للدكتور غرينتر والدكتور نوت، فإن منصة تصميم البروتينات باستخدام الذكاء الاصطناعي المستخدمة في هذا العمل هي الأولى من نوعها في أستراليا التي تتبع نهجًا شاملًا مشابهًا لما طوره ديفيد باكر، الفائز بجائزة نوبل في الكيمياء العام الماضي. هذا النهج يمكنه إنشاء مجموعة واسعة من البروتينات. قال الدكتور نوت: "هذه البروتينات يتم تطويرها حاليًا كأدوية، ولقاحات، ومواد نانوية، وأجهزة استشعار صغيرة، وهناك العديد من التطبيقات الأخرى التي لم يتم اختبارها بعد". لتنفيذ هذه الدراسة، استخدمت منصة تصميم البروتينات باستخدام الذكاء الاصطناعي أدوات وبرامج تصميم البروتينات المدعومة بالذكاء الاصطناعي والمتوفرة مجانًا لجميع العلماء. صرح دانييل فوكس، الطالب الباحث في الدكتوراه الذي قام بأغلب العمل التجريبي للدراسة: "من المهم أن يكون تصميم البروتينات متاحًا للجميع حتى يتمكن العالم بأكمله من الاستفادة من هذه الأدوات. باستخدام هذه الأدوات والبرامج التي نطورها داخليًا، يمكننا تصميم البروتينات لتربط موقع هدف محدد أو ليجاند، كمحاصرين أو منشطين أو مثبطين، أو إنزيمات مهندسة ذات نشاط واستقرار محسن". وفقًا للدكتور غرينتر، فإن البروتينات المستخدمة حاليًا في علاج الأمراض مثل السرطان والعدوى تأتي من الطبيعة وتتم إعادة توظيفها من خلال التصميم المنطقي أو التطور والاختيار في المختبر. وأضاف: "تتيح هذه الطرق الجديدة في التعلم العميق تصميم بروتينات جديدة بشكل فعال وفقًا لخصائص ووظائف معينة، مما يخفض التكلفة ويُسرع من عملية تطوير البروتينات المُربط والمُحفزة المهندسة". منذ عمل ديفيد باكر، تم تطوير أدوات وبرمجيات جديدة، مثل Bindcraft وChai، والتي تم دمجها في منصة تصميم البروتينات باستخدام الذكاء الاصطناعي التي يرأسها الدكتور غرينتر والدكتور نوت. قال البروفيسور جون كارول، مدير معهد اكتشاف الطب الحيوي في جامعة موناش: "برنامج تصميم البروتينات باستخدام الذكاء الاصطناعي الجديد يجعل أستراليا في طليعة هذا النمط الجديد والمثير لتصميم العلاجات الجديدة والأدوات البحثية. هذا البرنامج هو خير دليل على الروح الريادية لعالمين شابين رائعين يعملان ليل نهار لبناء هذه القدرة من الصفر". يعمل البرنامج، الذي يقع مقره في جامعة موناش وجامعة ملبورن، بمجموعة من علماء الأحياء الهيكليين وعلماء الكمبيوتر الذين يفهمون عملية التصميم من البداية إلى النهاية. هذه المعرفة العميقة بهيكل البروتينات وتعلم الآلة تجعل البرنامج قادرًا على تبني أدوات الذكاء الاصطناعي الرائدة باستمرار.