کشف آنتی‌بیوتیک جدید با هوش مصنوعی: احتمال شکست یک میکروب خطرناک

محققان می‌گویند با استفاده از هوش مصنوعی، نوع جدیدی از آنتی‌بیوتیک را یافته‌اند که بر علیه باکتری‌های خطرناک مقاوم به دارو عمل می‌کند.

به گزارش آی‌مدتودی به نقل از خبرگزاری دانشجو، زمانی که آن‌ها آنتی بیوتیک را روی پوست موش‌هایی که به طور تجربی به این ابر میکروب آلوده شده بودند، آزمایش کردند، رشد باکتری را کنترل کرد و نشان داد که این روش می‌تواند برای تولید آنتی بیوتیک‌هایی برای مبارزه با سایر پاتوژن‌های مقاوم به دارو استفاده شود.

محققان همچنین این آنتی بیوتیک را بر روی ۴۱ سویه مختلف از Acinetobacter baumannii مقاوم به آنتی بیوتیک آزمایش کردند. این دارو روی همه آن‌ها کار می‌کرد، اگرچه قبل از استفاده در بیماران نیاز به پالایش بیشتر و آزمایش در آزمایشات بالینی انسانی داشت.

علاوه بر این، ترکیب شناسایی شده توسط هوش مصنوعی به گونه‌ای کار می‌کند که فقط پاتوژن مشکل را مهار می‌کند. به نظر نمی‌رسید که بسیاری از گونه‌های دیگر از باکتری‌های مفید را که در روده یا روی پوست زندگی می‌کنند، از بین ببرد، و آن را به یک عامل نادر هدفمند تبدیل می‌کند.

به گفته محققان، اگر آنتی‌بیوتیک‌های بیشتری دقیقاً همین کار را انجام دهند، در وهله اول می‌توانند از مقاوم شدن باکتری‌ها جلوگیری کنند.

دکتر سزار د لا فوئنته، استادیار دانشکده پزشکی پرلمن دانشگاه پنسیلوانیا که از هوش مصنوعی برای یافتن درمان‌های جدید نیز استفاده می‌کند، گفت: «بسیار امیدوارکننده است. این نوع رویکرد برای یافتن دارو‌های جدید، زمینه‌ای نوظهور است که محققان از حدود سال ۲۰۱۸ آن را آزمایش کرده‌اند. این روش زمان مورد نیاز برای مرتب‌سازی هزاران ترکیب امیدوارکننده را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. من فکر می‌کنم هوش مصنوعی، همانطور که دیدیم، می‌تواند با موفقیت در بسیاری از حوزه‌ها به کار رود، و من فکر می‌کنم کشف دارو به نوعی مرز بعدی است»

برای این مطالعه، محققان بر روی باکتری اسینتوباکتر بومانی تمرکز کردند که در بیمارستان‌ها و سایر مراکز مراقبت‌های بهداشتی وجود دارد و به سطوحی مانند دستگیره در و پیشخوان می‌چسبد. از آنجایی که می‌تواند تکه‌هایی از دی ان‌ای موجودات دیگری را که با آن‌ها در تماس است بگیرد، می‌تواند بهترین سلاح‌های آن‌ها (ژن‌هایی که به آن‌ها کمک می‌کنند در برابر عواملی که پزشکان برای درمان آن‌ها استفاده می‌کنند مقاومت کنند) را در خود جای دهد.

جان استوکس، یکی از محققان و استادیار بیوشیمی و علوم زیست پزشکی در دانشگاه مک مستر در همیلتون، انتاریو، گفت: «این چیزی است که ما در آزمایشگاه آن را یک پاتوژن حرفه‌ای می‌نامیم». این گونه باعث عفونت‌های پوستی، خونی یا تنفسی می‌شود که به سختی قابل درمان هستند. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های ایالات متحده در سال ۲۰۱۹ اعلام کرد که عفونت‌های اسینتوباکتر بومانی “بیشترین نیاز” به انواع جدیدی از آنتی بیوتیک‌ها برای درمان آن‌ها است. مطالعه اخیر بر روی بیماران بیمارستانی مبتلا به عفونت‌های اسینتوباکتر بومانی که حتی به آنتی بیوتیک‌های قدرتمند کارباپنم مقاوم بودند نشان داد که از هر ۴ نفر ۱ نفر در عرض یک ماه پس از تشخیص فوت کرده است.

برای مطالعه جدید، استوکس و آزمایشگاه با متخصص موسسه بورد در‌ام آی تی و هاروارد همکاری کردند. ابتدا، آن‌ها از تکنیکی به نام داروی غربالگری با توان بالا برای اسینتوباکتر بومانی در ظروف آزمایشگاهی رشد استفاده کردند و هفته‌ای این کلنی‌ها را در معرض بیش از ۷۵۰۰ عامل قرار دادند: دارو‌ها و مواد فعال داروها. آن‌ها ۴۸۰ ترکیبی را پیدا کردند که مانع رشد آن‌ها شد. آن‌ها این اطلاعات را به رایانه وارد کردند و از آن برای آموزش الگوریتم مصنوعی استفاده کردند.

“زمانی که مدل خود را آزمودیم متوجه شدیم کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که شروع کنیم به ارائه آن مدل تصاویر کاملاً جدید از مواد شیمیایی که هرگز دیده نشده بود و بر اساس آنچه در طول آموزش آموخته بود، برای ما پیش بینی می‌کرد که آیا آن مولکول‌ها ضد باکتری هستند یا خیر. “

سپس آن‌ها بیش از ۶۰۰۰ مولکول را به نمایش درآورند، استوکس گفت که هوش مصنوعی در طول چند ساعت این کار را انجام می‌دهد پس جستجو را به ۲۴۰ ماده شیمیایی محدود کردند. آزمایش‌های آزمایشگاهی به آن‌ها کمک کرد تا فهرست را به ۹ تا از بهترین مهارکننده‌های باکتری کاهش دهند. از آنجا، آن‌ها نگاه دقیق‌تری به ساختار هر یک انداختند و آن‌هایی را که فکر می‌کردند خطرناک یا مرتبط با آنتی‌بیوتیک‌های شناخته‌شده هستند، حذف کردند. او می‌گوید که به نظر می‌رسد با جلوگیری از اجزای سازنده به روشی کاملاً جدید کار می‌کند.

استوکس گفت: «این مکانیسم نسبتاً جالبی است و تا جایی که من می‌دانم در بین آنتی بیوتیک‌های بالینی مشاهده نشده است.

علاوه بر این، او گفت: RS۱۰۲۸۹۵ که محققان آن را آبوسین نامیدند، فقط روی اسینتوباکتر بومانی کار می‌کند.

استوکس می‌گوید که بیشتر آنتی بیوتیک‌ها عواملی با طیف وسیع هستند که علیه بسیاری از گونه‌های باکتری کار می‌کنند. آنتی‌بیوتیک‌های طیف وسیع فشار انتخابی زیادی بر بسیاری از انواع باکتری‌ها وارد می‌کنند و باعث می‌شوند که بسیاری از آن‌ها به سرعت تکامل یافته و ژن‌هایی را به اشتراک بگذارند که به آن‌ها کمک می‌کند در برابر دارو مقاومت کنند و زنده بمانند.

او گفت: «با این مولکول، چون فقط در برابر اکتینتوباکتر بسیار قوی عمل می‌کند، آن فشار انتخابی جهانی را تحمیل نمی‌کند، بنابراین مقاومت را به سرعت گسترش نمی‌دهد. »