زمن الفحص الافتراضي للأدوية ينخفض من 24 ساعة إلى 61 ثانية
مؤخرًا، تمكن فريق من جامعة أريزونا في الولايات المتحدة من خفض زمن البحث الافتراضي عن جزيئات مرشحة للأدوية من نحو يوم كامل إلى دقيقة واحدة تقريبًا، عبر نظام بحث جزيئي واسع النطاق يحمل اسم سويب آن. ويقود المشروع الباحث تساو تشي تشاو، الأستاذ المساعد من أصل صيني في كلية الحوسبة والذكاء المعزز، فيما كان تشانغ تشن يو طالب الدكتوراه المؤلف الأول للدراسة. يستند المشروع إلى نهج دراج كليب، الذي نشر فريق جامعة تسينغواه تطبيقه في مجلة ساينس عام ٢٠٢٦، ويقوم بتحويل جيوب البروتينات والجزيئات الصغيرة إلى متجهات رياضية في فضاء واحد، ثم ترتيب المرشحين حسب درجة التشابه. وفي تجربة رئيسية، احتفظ الفريق بنحو ٥٠٠ مليون جزيء دوائي في ذاكرة أربعة معالجات رسومية، وبحث لكل جيب بروتيني من أكثر من ٢٦ ألف جيب عن أفضل ٥٠٠ ألف مرشح. وتمت المهمة في ٦١ ثانية، مع متوسط استرجاع بلغ ٩٩٫٦٣ في المئة مقارنة بالبحث الدقيق غير المضغوط. وواجه الفريق تحديات في التخزين والحوسبة وإدارة قوائم المرشحين. فلتخفيض حجم المكتبة، استخدم تقنية ضغط تعيد تمثيل المتجهات بعدد صحيح بدقة ٨ بت مع معاملات قياس صغيرة، ما قلل الذاكرة المطلوبة مع الحفاظ على ثبات المراتب العليا في النتائج. ولتحسين الإنتاجية، عالج عشرات الجيوب البروتينية في دفعة واحدة، بحيث تقرأ المعالجات الرسومية كتل الجزيئات مرة واحدة وتستخدمها لحساب درجات عدة جيوب في الوقت نفسه، مستفيدة من الحساب المتوازي الكثيف. كما طورت آليات لإدارة قائمة طويلة من المرشحين لكل جيب بروتيني من بين مئات الملايين من الجزيئات. واختير نهج يعتمد على مرحلة أولية لتكوين قائمة مرجعية قصيرة، ثم يستخدم أدنى درجة فيها كعتبة لتصفية الجزيئات الجديدة، فتقل الحاجة إلى ترتيب جميع الدرجات وتخزينها. وبفضل هذه التحسينات على مستوى النظام، تحولت عملية بحث كانت تستغرق نحو ٢٤ ساعة باستخدام ثمانية معالجات رسومية متقدمة إلى عملية تفاعلية يمكن تكرارها خلال دقيقة بعد تحميل المكتبة، بينما يبلغ زمن التهيئة وتحميل المكتبة نحو ٥٠٠ ثانية إضافية، ويمكن توزيعه على كثير من عمليات البحث إذا ظلت المكتبة دون تغيير. ويأتي هذا التقدم ضمن مسار أسرع للاكتشاف المبكر للأدوية، إذ يتعين على الباحثين اختبار جزيئات كثيرة قبل الانتقال إلى المحاكاة الدقيقة والتجارب المخبرية، وهي خطوات أبطأ بكثير وأكثر كلفة. ويجعل التسريع الجديد تعديل الأهداف البحثية، أو مقارنة جيوب بروتينية بديلة، أو إعادة البحث بعد إضافة جزيئات جديدة أمرًا ممكنًا في دقائق بدل الانتظار يومًا. ويرى الفريق أن المنهج قد يفيد مهامًا أوسع تتطلب استخراج عدد كبير من العناصر الشبيهة من قواعد بيانات ضخمة.
