استخدام الذكاء الاصطناعي لتطوير مضادات حيوية فائقة القوة يمكنها تدمير البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية

حقق الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) نجاحًا للتو في مشروع يستخدم الذكاء الاصطناعي (AI) لتطوير مركب مضاد حيوي جديد قوي للغاية يمكنه بسهولة قتل حتى بعض سلالات البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية الخطيرة اليوم.

وللقيام بذلك، كان على العلماء أن يبذلوا الكثير من الجهد لإنشاء نموذج حاسوبي يجمع معلومات حول ملايين المركبات الكيميائية ويستخدم خوارزميات التعلم الآلي لاختيار أفضلها. الأنواع التي يمكن تطويرها إلى سلالات مضادات حيوية جديدة فعالة، ثم اختيار عدد قليل منها مركبات محددة للتطوير والاختبار المتعمق. وأظهرت النتائج أن المضاد الحيوي الجديد يمكن أن يقتل بسهولة الإشريكية القولونية والعديد من البكتيريا الشائعة الأخرى عند اختباره على الفئران.

معظم المضادات الحيوية الجديدة التي تم تطويرها اليوم هي عبارة عن أشكال مختلفة من الأدوية الموجودة، باستخدام آليات مماثلة. ومع ذلك، فإن هذا المضاد الحيوي الذي تم تطويره باستخدام الذكاء الاصطناعي يمتلك آلية مختلفة تمامًا، مما يعني أن لديه القدرة على علاج أنواع العدوى التي لا تستطيع الأدوية الحالية علاجها.

استخدم باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خوارزميات التعلم الآلي لتحديد مضاد حيوي يسمى الهاليسين، والذي يمكن أن يقتل العديد من سلالات البكتيريا. يمنع الهاليسين (الصف العلوي) تطور مقاومة المضادات الحيوية في الإشريكية القولونية، في حين أن السيبروفلوكساسين (الصف السفلي) لم يفعل ذلك.

وقال جيمس كولينز، أستاذ العلوم الطبية والهندسة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "أردنا تطوير منصة تمهد الطريق لتسخير قوة الذكاء الاصطناعي لاكتشاف المضادات الحيوية".

يمكن أن يساعد هذا النهج الجديد في تحديد المركبات المختلفة التي تجعل البكتيريا مقاومة للأدوية بشكل أسرع، وبتكلفة أقل بكثير من الطرق الأخرى. وقام الباحثون بتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بهم باستخدام 2500 جزيء موجود، ثم اختبروه على مكتبة بيانات تضم 6000 مركب لتحديد الجزيئات التي يمكن أن تقتل بكتيريا الإشريكية القولونية. حدد النموذج جزيئًا محددًا كهدف محتمل، وعندما اختبره الباحثون في المختبر، أظهرت النتائج أنه يمكنه أيضًا قتل البكتيريا الشائعة والخطيرة المقاومة للمضادات الحيوية حاليًا مثل Clostridium difficile و Acinetobacter baumannii و Mycobacterium tuberculosis.

أصبحت مشكلة البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية تشكل تهديدًا حقيقيًا لصحة الإنسان. تفتح طريقة البحث الجديدة للمضادات الحيوية التي ابتكرها علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا آفاقًا لحل هذه المشكلة. وفي المستقبل القريب، يخطط فريق البحث لاستخدام هذا النموذج لتحسين المضادات الحيوية الموجودة وكذلك تطوير مضادات حيوية جديدة. وعلى وجه الخصوص، فإن التطبيق الإضافي لتكنولوجيا التعلم العميق في جميع مراحل تطوير المضادات الحيوية، بدءًا من الاكتشاف وحتى تحسين الفعالية والسمية من خلال تعديل مكونات الدواء والكيمياء الطبية، سوف يلعب دورًا بالغ الأهمية.