کشف ۳۲ داروی جدید سرطان با کمک هوش مصنوعی

به گزارش ایسنا، دانشمندان «دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو»(UC San Diego) یک الگوریتم یادگیری ماشینی را برای شبیه‌سازی شیمی زمان‌بر مراحل اولیه کشف دارو توسعه داده‌اند که می‌تواند این فرآیند را به طور قابل‌توجهی ساده کند و امکان ارائه دادن درمان‌های جدید را فراهم آورد.

به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو، شناسایی داروهای جدید برای بهبودی بیشتر معمولا شامل هزاران آزمایش فردی است اما پلتفرم جدید هوش مصنوعی می‌تواند نتایج یکسان را در کسری از زمان ارائه دهد. دانشمندان از این پلتفرم جدید برای تولید ۳۲ داروی جدید سرطان استفاده کردند.

این فناوری، بخشی از یک روند جدید اما روبه‌رشد در علم داروسازی برای استفاده کردن از هوش مصنوعی به منظور بهبود کشف و توسعه دارو است.

«تری آیدکر»(Trey Ideker) استاد گروه پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: چند سال پیش، هوش مصنوعی یک کلمه کثیف در صنعت داروسازی بود اما اکنون این روند قطعا برعکس است زیرا استارت‌آپ‌های زیست‌فناوری بدون پرداختن به هوش مصنوعی برای جمع‌آوری سرمایه در کسب‌وکار خود مشکل پیدا می‌کنند. کشف دارو با هدایت هوش مصنوعی، به یک حوزه بسیار فعال در داروسازی تبدیل شده است اما بر خلاف روش‌هایی که در شرکت‌ها توسعه می‌یابند، ما فناوری خود را به صورت منبع باز و در دسترس برای هر کسی که می‌خواهد از آن استفاده کند، می‌سازیم.

پلتفرم جدید که «POLYGON» نام دارد، در میان پلتفرم‌های هوش مصنوعی کشف دارو منحصربه‌فرد است زیرا می‌تواند مولکول‌هایی را با اهداف متعدد شناسایی کند. این در حالی است که پروتکل‌های موجود کشف دارو در حال حاضر درمان‌های تک‌هدف را در اولویت قرار می‌دهند. داروهای چندهدف به دلیل پتانسیل خود برای ارائه مزایای مشابه با درمان ترکیبی و در عین حال، عوارض جانبی کمتر مورد توجه پزشکان و دانشمندان هستند.

آیدکر گفت: یافتن و توسعه یک داروی جدید سال‌ها طول می‌کشد و میلیون‌ها دلار هزینه دارد؛ به ویژه اگر یک داروی چندهدف باشد. معدود داروهای چندهدفی که ما داریم، تا حد زیادی به طور تصادفی کشف شده‌اند اما این فناوری جدید می‌تواند شانس را از معادله حذف کند و آغازگر نسل جدیدی از پزشکی دقیق باشد.

دانشمندان، POLYGON را روی یک پایگاه داده متشکل از بیش از یک میلیون مولکول فعال زیستی شناخته‌شده آموزش دادند که حاوی اطلاعات دقیق درباره خواص شیمیایی و تعاملات شناخته‌شده با اهداف پروتئینی است. الگوریتم POLYGON با یادگیری از الگوهای موجود در پایگاه داده می‌تواند فرمول‌های شیمیایی اصلی را برای داروهای جدید تولید کند که احتمالا دارای ویژگی‌هایی مانند توانایی مهار پروتئین‌های خاص هستند.

آیدکر ادامه داد: درست مانند هوش مصنوعی که اکنون در تولید نقاشی‌ها و تصاویر اصلی مانند ایجاد تصاویر چهره انسان براساس ویژگی‌های دلخواه مانند سن یا جنسیت بسیار خوب است، POLYGON نیز می‌تواند ترکیبات مولکولی اصلی را براساس خواص شیمیایی مورد نظر تولید کند. در این مورد، به جای اینکه به هوش مصنوعی بگوییم می‌خواهیم چهره‌مان چند ساله باشد، به او می‌گوییم که می‌خواهیم داروی آینده ما با پروتئین‌های بیماری در تعامل قرار بگیرد.

برای آزمایش کردن POLYGON، دانشمندان از آن برای تولید صدها دارو استفاده کردند که جفت‌های گوناگونی را از پروتئین‌های مرتبط با سرطان هدف قرار می‌دهند. از این میان، آنها ۳۲ مولکول را تولید کردند که قوی‌ترین تعاملات پیش‌بینی‌شده را با پروتئین‌های MEK1 و mTOR داشتند. این دو، پروتئین‌های سیگنال‌دهنده سلولی هستند که هدف امیدوارکننده‌ای برای درمان ترکیبی سرطان به شمار می‌روند. مهار هر دو پروتئین با هم برای از بین بردن سلول‌های سرطانی کافی است؛ حتی اگر مهار یکی از آنها به تنهایی انجام نشود.

پژوهشگران دریافتند داروهایی که آنها تولید کرده‌اند، فعالیت قابل توجهی را در برابر MEK1 و mTOR دارند اما واکنش‌های خارج از هدف کمی را با سایر پروتئین‌ها نشان دادند. این نشان می‌دهد که یک یا چند داروی شناسایی‌شده توسط POLYGON می‌توانند هر دو پروتئین را به‌عنوان درمان سرطان هدف قرار دهند و فهرستی از گزینه‌ها را برای تنظیم دقیق توسط شیمی‌دان‌های انسانی ارائه کنند.

ایدکر گفت: پس از دریافت داروها هنوز باید کارهای شیمیایی دیگری را انجام دهید تا آن گزینه‌های دارویی را به صورت یک درمان واحد و مؤثر درآورید. ما نمی‌توانیم و نباید سعی داشته باشیم تا تخصص انسانی را از روند کشف دارو حذف کنیم، بلکه باید چند مرحله از این فرآیند را کوتاه کنیم.

به رغم این احتیاط، دانشمندان نسبت به قابلیت‌های هوش مصنوعی برای کشف دارو خوش‌بین هستند. آیدکر افزود: دیدن چگونگی اجرایی شدن این مفهوم در دهه آینده چه در دانشگاه و چه در بخش خصوصی بسیار هیجان‌انگیز خواهد بود. قابلیت‌های هوش مصنوعی عملا بی‌پایان هستند.

این پژوهش در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.