ساخت آنتی بیوتیک جدید با کمک هوش مصنوعی

محققان با بهره گیری از الگوریتم های هوش مصنوعی ترکیبی را شناسایی کرد که باکتری اسینتوباکتر بومانی را می کشد. این باکتری، یک باکتری کشنده است که در بیمارستان ها نهفته است.

به گزارش تکناک، محققان دانشگاه MIT و McMaster با استفاده از یک الگوریتم هوش مصنوعی، آنتی بیوتیک جدیدی را شناسایی کرده اند که می تواند نوعی باکتری را که مسئول بسیاری از عفونت های مقاوم به دارو است، از بین ببرد.

اگر این دارو برای استفاده در بیماران ساخته شود، می تواند به مبارزه با اسینتوباکتر بومانی که گونه ای از باکتری است که اغلب در بیمارستان ها یافت می شود و می تواند منجر به ذات الریه، مننژیت و سایر عفونت های جدی شود، کمک کند. همچنین این میکروب عامل اصلی عفونت سربازان مجروح در عراق و افغانستان است.

اسینتوباکتر می تواند برای مدت طولانی روی دستگیره های در و تجهیزات بیمارستان زنده بماند و ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی را از محیط بگیرد. امروزه یافتن ایزوله های اسینتوباکتر بومانی که تقریباً به هر آنتی بیوتیکی مقاوم هستند، بسیار رایج است.

محققان این داروی جدید را از منبعی متشکل از 7000 ترکیب دارویی موثر با استفاده از یک مدل یادگیری ماشینی شناسایی کردند.

این یافته بیشتر از این فرضیه حمایت می کند که هوش مصنوعی می تواند به طور قابل توجهی جستجوی ما را برای آنتی بیوتیک های جدید، تسریع کند و گسترش دهد.

کشف دارو

در طول چند دهه گذشته، بسیاری از باکتری های بیماری زا به طور فزاینده ای نسبت به آنتی بیوتیک های موجود، مقاوم شده اند و این در حالی است که آنتی بیوتیک های بسیار کمی در این زمان ساخته شده اند.

چندین سال پیش، محققان این مطالعه با استفاده از یادگیری ماشینی که در واقع نوعی از هوش مصنوعی است که می‌تواند الگوها را در ابعاد وسیعی یاد بگیرد، با این مشکل رو به رشد مقابله کردند. محققان امیدوارند این رویکرد بتواند برای شناسایی آنتی‌بیوتیک‌های جدیدی که ساختار شیمیایی آن‌ها متفاوت از داروهای موجود است، استفاده شود.

در ابتدای تحقیقات خود، محققان یک الگوریتم یادگیری ماشینی را برای شناسایی ساختارهای شیمیایی که می‌توانند رشد باکتری E. coli را مهار کنند، آموزش دادند.

محققان افزودند: پس از آن، وقتی نشان دادیم که این روش های یادگیری ماشینی می‌توانند درمورد کارهای پیچیده کشف آنتی‌بیوتیک به خوبی کار کنند، توجه خود را به چیزی معطوف کردیم که متهم ردیف اول برای ابتلا به عفونت‌های باکتریایی مقاوم به چند دارو است و اسینتوباکتر بومانی نام دارد.

آزمایشات انجام شده روی این باکتری، 9 آنتی بیوتیک را نشان داد که یکی از آنها بسیار قوی بود. این ترکیب که در ابتدا به عنوان یک داروی دیابت موثر مورد بررسی قرار گرفت، در کشتن باکتری اسینتوباکتر بومانی بسیار موثر بود اما هیچ تاثیری بر سایر گونه‌های باکتری از جمله سودوموناس آئروژینوزا، استافیلوکوکوس اورئوس و انتروباکتریاسه مقاوم به کارباپنم نداشت.

مکانیسم جدید

در مطالعاتی که روی موش ها انجام شد، محققان نشان دادند که این دارو که آنها آن را آبوسین نامیدند، می تواند عفونت زخم ناشی از باکتری اسینتوباکتر بومانی را درمان کند. آنها همچنین در آزمایشات خود نشان دادند که این دارو در برابر انواع گونه‌های اسینتوباکتر بومانی مقاوم به دارو، جواب می دهد.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که این دارو با تداخل در فرآیندی به نام انتقال غیرمجاز لیپوپروتئین، که سلول‌ها از آن برای انتقال پروتئین‌ها از داخل سلول به پوشش سلولی استفاده می‌کنند، سلول‌ها را از بین می برد. به طور خاص، به نظر می رسد این دارو، پروتئینی که در این فرآیند دخیل است را مهار می کند.

محققان همچنین قصد دارند از این رویکرد خود برای شناسایی آنتی بیوتیک های موثر برای سایر انواع عفونت های مقاوم به دارو، از جمله عفونت های ناشی از استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوزا استفاده کنند.