کشف آنتی بیوتیک‌های جدید از میکروب ‌های باستانی با کمک هوش مصنوعی

دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا با کمک هوش مصنوعی موفق به کشف آنتی بیوتیک‌های نسل جدید در میکروب‌های باستانی شدند که می‌توانند با باکتری‌های مقاوم به دارو مقابله کنند.

به گزارش بازتاب امروز، این میکروارگانیسم‌ها با نام آرکی‌ (Archaea)، نشانه‌هایی از وجود ترکیبات آنتی‌بیوتیکی در خود دارند، که می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد.

پژوهشگران با استفاده از ابزار هوش مصنوعی APEX موفق به این کشف شدند. دلا فونته، پژوهشگر ارشد این مطالعه تأکید کرد که تلاش‌های پیشین برای یافتن آنتی بیوتیک‌های جدید بیشتر روی قارچ‌ها، باکتری‌ها و حیوانات متمرکز بوده و مطالعه میکروارگانیسم‌ها باستانی همچون آرکی‌ها، رویکردی نوین و ارزشمند است.

آرکی‌ها؛ موجوداتی مقاوم در شرایط غیر قابل‌ تصور

آرکی‌ها با اینکه از نظر ظاهری شبیه باکتری‌ها هستند، اما از نظر ساختار شیمیایی، غشای سلولی و ژنتیک کاملاً با آنها تفاوت دارند. همین تفاوت‌ها باعث می‌شود که بتوانند در محیط‌های بسیار سخت مثل دریچه‌های داغ زیر دریا، چشمه‌های آب‌جوش و مکان‌های سمی زنده بمانند.

به گفته مارسلو تورس، یکی از پژوهشگران این مطالعه، این میکروب‌ها به دلیل زندگی در محیط‌های غیرمعمول، ناچار به تکامل سازوکارهای دفاعی منحصربه‌فردی شده‌اند.

کشف ۱۲ هزار ترکیب آنتی بیوتیکی با هوش مصنوعی

ابزار هوش مصنوعی APEX با تحلیل هزاران پپتید (زنجیره کوتاه آمینواسیدها) که خواص ضدمیکروبی‌ آنها شناخته شده است، آموزش داده شد تا پیش‌بینی کند که کدام پپتیدهای آرکی‌ها می‌توانند رشد باکتری‌ها را مهار کنند.

اسکن ۲۳۳ گونه آرکی باعث شناسایی بیش از ۱۲ هزار ترکیب آنتی‌بیوتیکی شد، که پژوهشگران نام آنها را آرکاسین (Archaeasin) گذاشتند.

بررسی‌های شیمیایی نشان داد که آرکاسین‌ها از نظر نوع و نحوه توزیع بار الکتریکی با پپتیدهای ضدمیکروبی معمول فرق دارند. در مرحله بعد، ۹۰ نمونه از این ترکیبات روی باکتری‌های واقعی آزمایش شدند تا اثر آنها بررسی شود.

عملکرد در برابر باکتری‌های مقاوم به دارو

۸۰ نمونه آرکاسین در برابر یک باکتری بیماری‌زا و مقاوم به دارو آزمایش شدند، که ۹۳ درصد آنها فعالیت ضدمیکروبی از خود نشان دادند. در این میان، سه ترکیب برتر برای آزمایش در حیوانات انتخاب شدند.

چهار روز پس از شروع آزمایش، همه آرکاسین‌ها توانستند جلوی رشد نوعی باکتری مقاوم را بگیرند؛ باکتری‌ که بیشتر در بیمارستان‌ها دیده می‌شود و درمان آن بسیار سخت است. جالب‌تر اینکه یکی از این سه ترکیب به‌اندازه‌ پلی‌میکسین B مؤثر بود؛ پلی‌میکسین B یک آنتی‌بیوتیک بسیار قوی است که در آخرین مرحله درمان استفاده می‌شود.

گام‌های بعدی در کشف آنتی بیوتیک‌ها با هوش مصنوعی

پژوهشگران قصد دارند توانایی ابزار هوش مصنوعی APEX را برای پیش‌بینی آنتی‌بیوتیک‌های نوین بر اساس ساختار مولکولی بهبود دهند و اثرات بلندمدت آرکاسین‌ها را بررسی کنند تا در نهایت وارد آزمایش‌های بالینی انسانی شوند.