تولید پادزهر قطعی مار کبرا توسط هوش مصنوعی!

غزال زیاری: دیوید بیکر، برنده جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۴، رهبری پژوهشی را بر عهده دارد که در آن به دنبال بهبود روش‌های درمانی مارگزیدگی هستند. آن‌ها در این پژوهش توضیح داده‌اند که سموم کشنده در بزاق مار چطور ممکن است با پروتئین‌های طراحی‌شده توسط هوش مصنوعی بی‌اثر شوند و امیدوارند تا این تکنیک مؤثرتر، کمتر خطرناک‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر باشد.

اعضای این تیم با بهره‌گیری از هوش مصنوعی به طراحی پروتئین‌هایی پرداختند که به سموم سه انگشتی که یکی از کشنده‌ترین اجزای زهر مار کبرا هستند متصل شده و آن‌ها را خنثی می‌کنند.

سوزانا واسکس تورس، نویسنده اصلی این مطالعه و محقق آزمایشگاه بیکر در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن گفت: «به نظر من، طراحی پروتئین، کار درمان مارگزیدگی برای مردم کشورهای درحال‌توسعه را قابل‌دسترس‌تر خواهد کرد.»

بحرانی جهانی، نیازمند نوآوری

طبق آمار سازمان بهداشت جهانی، مارگزیدگی سالانه بین ۱.۸ تا ۲.۷ میلیون نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد و باعث مرگ حدود صد هزار نفر شده و حدود سیصد هزار نفر را دچار ناتوانی‌های دائمی می‌کند. بخش عمده‌ای از این قربانیان در مناطقی مثل آفریقا، آسیا و آمریکای لاتین هستند که در این مناطق سیستم مراقبت بهداشتی ضعیف است.

از سوی دیگر پادزهرهای سنتی مشتق از پلاسمای حیوانی، معایب متعددی مثل هزینه بالا، کارایی محدود و عوارض جانبی جدی‌ای دارند و به‌علاوه تنوع زهر مارها، کار درمان را پیچیده‌تر می‌کند. چراکه پادزهرهای فعلی اغلب برای گونه‌های خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ هرچند که پیشرفت در تحقیقات سموم و ابزارهای محاسباتی، حالا عصر جدیدی را در درمان مارگزیدگی ایجاد کرده است.

راهکاری جدید برای مهار سم مارها

تیم بیکر، با همکاری تیموتی پاتریک جنکینز از دانشگاه فنی دانمارک (DTU) با استفاده از هوش مصنوعی، پروتئین‌هایی را طراحی کرده‌اند که به سموم سه انگشتی متصل شده و آن‌ها را خنثی می‌کنند. این سموم به دلیل فرار از سیستم ایمنی شهرت دارند و در نتیجه درمان‌های مرسوم را بی‌اثر می‌کنند.

در آزمایش‌ها، آنتی‌توکسین‌های (پادزهرهایی که برای خنثی کردن سم تجویز می‌شوند) جدید، نرخ بقای ۸۰ تا ۱۰۰ درصدی را بر روی موش‌هایی که در معرض دوزهای کشنده سم سه انگشتی قرار داشتند، ثبت کردند. در شرایطی که محققان هنوز پیچیدگی کامل سم مار را خنثی نکرده‌اند، این موفقیت گام بزرگی در راستای درمان‌های هدفمند و کارآمد به شمار می‌رود.

بیکر دراین‌باره توضیح داد: «ایجاد آنتی‌توکسین‌هایی که ما موفق به تولید آن شده‌ایم، تنها با استفاده از روش‌های محاسباتی، آسان است. آن‌ها ارزان هستند و در بررسی‌های آزمایشگاهی عملکردی قوی به نمایش گذاشته‌اند.»

 درمانی مقرون‌به‌صرفه و سریع الاثر

پروتئین‌های جدید که با استفاده از میکروب‌ها تولید می‌شوند، نیاز به ایمن‌سازی حیوانات را از بین برده و به شکل بالقوه هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهند. اندازه کوچک این پروتئین‌ها، این امکان را فراهم می‌کند تا به شیوه مؤثرتری به بافت نفوذ کرده و سریع‌تر از درمان‌های فعلی، سموم را خنثی کنند.

تیموتی پاتریک جنکینز با اشاره به دیگر پتانسیل‌های بالقوه این بررسی گفت: «قابل‌توجه‌ترین نتیجه آزمایش‌های ما، محافظت چشمگیر نوروتوکسینی است که در موش‌ها ایجاد شد. یکی از دیگر مزایای این پروتئین‌های طراحی‌شده، این است که آن‌ها آن‌قدر کوچک هستند که انتظار داریم بهتر به داخل بافت ها نفوذ کرده و سریع‌تر از پادزهرهای فعلی سموم را خنثی کنند. ازآنجایی‌که این پروتئین‌ها کاملاً توسط کامپیوتر و با استفاده از نرم‌افزار مجهز به هوش مصنوعی ساخته‌شده‌اند، زمان صرف شده در مرحله کشف به‌طور چشمگیری کاهش یافت.»

البته تا پیش‌ازاین هم پادزهرهای معمولی در برابر مارگزیدگی بسیار مفید عمل کرده و اعضای این تیم هم وجود آن‌ها را ضروری می‌دانند؛ اما پروتئین‌های هوش مصنوعی جدید می‌توانند مکمل درمان‌هایی باشند که تا امروز وجود داشته یا به‌عنوان آزمایش‌هایی برای پروتئین‌های آینده که ممکن است به‌اندازه کافی خوب باشند، به‌تنهایی عمل کنند، مورد استفاده قرار گیرند.

روش طراحی پروتئین هوش مصنوعی به‌علاوه ممکن است در کشف مؤثر داروهایی برای بیماری‌های دیگر، ازجمله بیماری‌های ویروسی تأثیرگذار باشد و به درمان‌های مقرون‌به‌صرفه برای بیماری‌های نادر و رایج منجر شود؛ چراکه به منابع کمتری نسبت به طب سنتی مبتنی بر آزمایشگاه نیاز دارد.

منبع: interestingengineering