باحثون يختبرون إنزيم مصمم بالذكاء الاصطناعي لتخليق أدوية

أثبت باحثون أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يصمم إنزيما جديدا يسهم في تصنيع عقار للوقاية من فيروس نقص المناعة البشرية، وذلك باستخدام نموذج توليدي جديد باسم آر إف دي٤-بروتينينا طوره معهد تصميم البروتينات في جامعة واشنطن بالتعاون مع شركة إنفيديا. يجمع النموذج بين طريقتين سابقيتين للذكاء الاصطناعي، ويتيح توليد تسلسلات لهياكل بروتينية ثلاثية الأبعاد جديدة مع مراعاة التفاعلات مع الجزيئات المرتبطة بها في الوقت نفسه. كما يوجه قدرة حسابية إضافية إلى التصاميم الواعدة، ما رفع معدلات النجاح الحسابي من خمسة إلى عشرة أضعاف، وسرع توليد المرشحين من خمسة إلى عشرة أضعاف مقارنة بالنماذج السابقة. وفي تطبيق عملي، عمل فريق من معهد مانشستر للبيوتكنولوجيا، بإشراف أنثوني غرين ومشاركة هنري جونز وتزيفي شو، مع معهد تصميم البروتينات لتصميم إنزيمات من الصفر من أجل إنتاج أدوية فعالة بتكلفة منخفضة وبطريقة مستدامة. وركزوا اختبارا مهما على عقار ليناكافافير المستخدم في الوقاية من فيروس نقص المناعة البشرية. استخدم النموذج لتصميم محفزات حيوية ترفع كفاءة تكوين رابطة أميدية أساسية في تصنيع العقار. وبعد اختيار سبعة وستين تصميما للاختبار المختبري، أظهرت أربعة منها نشاطا واضحا، وحقق أفضلها تحويل تسعة وسبعين في المئة من أمين مطلوب إلى المنتج الأميدي، مع انتقائية عالية للصيغة البصرية الضرورية. وكان التحدي الأكبر يتمثل في نجاح الإنزيم في تفضيل تكوين الأميد على تفاعل مائي مناف، رغم وجود الماء بكميات كبيرة في الوسط المائي. وتنشر هذه النتائج بوصفها مسودة بحثية، لكنها تشكل إثبات مفهوما مهما بأن التصميم الحسابي يستطيع اقتراح إنزيمات جديدة لمهام صعبة في إنتاج المواد الفعالة في الأدوية. وقال ديفيد بيكر، مدير معهد تصميم البروتينات والحائز على جائزة نوبل في الكيمياء لألفان وأربعة وعشرون، إن النموذج سيفتح مسارات جديدة في الطب والاستدامة والمواد والتكنولوجيا الحيوية. بينما قال أنثوني غرين إن النتائج الأولى مبهرة وتظهر أن النماذج المتقدمة تستطيع تقديم محفزات حيوية جديدة لإنتاج العلاجات والمواد الأساسية بسرعة أكبر. ويزيد من أثر العمل أن النموذج متاح مفتوح المصدر، ما يسمح لباحثين آخرين باختباره وتطويره وتوسيع استخداماته في تصميم أدوية، وأجسام مضادة، وجزيئات تشخيصية، وإنزيمات، وعمليات تصنيع حيوي صناعية.