یک آنتیبیوتیک تازه بعد از ۶۰ سال با پشتیبانی هوش مصنوعی کشف شد

این باکتری که به شدت در روبه رو داروها مقاوم است، سالانه هزاران نفر را در سراسر جهان میکشد و به همین علت کشف این آنتیبیوتیک، یک نقطه عطف در مبارزه با مقاومت باکتریها محسوب میبشود.
جیمز کالینز، استاد مهندسی پزشکی در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و یکی از اعضای تیم تحقیق میگوید: «ایده کار این می بود که توانایی مدلهای [هوش مصنوعی] برای پیشبینی این که برخی مولکولها آنتیبیوتیکهای خوبی می باشند، برسی بشود. منفعت گیری از دانش هوش مصنوعی علتمیبشود که هم در زمان و هم در منبع های صرفهجویی بشود و تجزیه و تحلیل باکتریها و ساختار شیمیایی آنها را نیز به روشی که تا کنون ممکن نبوده، عملی خواهد کرد.»
گزارش یافتههای این تیم ۲۱ نفره در نشریه Nature انتشار شده است و در جریان این تحقیق، پژوهشگران از یک «مدل یادگیری عمیق» برای پیشبینی فعالیتها این چنین ترکیب این آنتیبیوتیک تازه منفعت گیری کردند.
یادگیری عمیق (deep learning) به هوش مصنوعی اجازه میدهد تا ایدههای تازه را از مجموعه عظیمی از دادههای برنامهنویسی نشده بیاموزد و کشف کند. این شیوه به طور فزایندهای در تحقیقات پزشکی با مقصد شناسایی داروهای بالقوه، پیشبینی خواص آنها و بهینه سازی فرآیند گسترش آنها منفعت گیری میبشود.
عفونتهای ناشی از باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» که در روبه رو دارونیز مقاوم است، میتوانند از عفونتهای پوستی خفیف تا شرایط جدیتر و تهدید کننده زندگی همانند ذات الریه و عفونتهای خونی را در بر بگیرند.
گزارش مرکز پیشگیری و کنترل بیماریهای اروپا (ECDC) حاکی از آن است که هر ساله نزدیک به ۱۵۰ هزار عفونت در همین ربط در سراسر اتحادیه اروپا روی میدهد و سالانه نزدیک به ۳۵ هزار نفر نیز در این اتحادیه بر تاثییر این عفونتها جان خود را از دست خواهند داد.
تیم تحقیقاتی MIT به پشتیبانی «مدل یادگیری عمیق» نزدیک به ۳۹ هزار ترکیب را برای شناخت فعالیتهای آنتیبیوتیکی آنها در روبه رو باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» مورد برسی قرار دادند و دادهها و جزئیات به دست آمده در رابطه با ساختار شیمیایی ترکیبات را داخل این مدل کردند.
فلیکس وونگ، دیگر پژوهشگر این تحقیق میگوید: «کاری که ما در این مطالعه میخواستیم انجام دهیم، به نوعی باز کردن جعبه سیاه می بود. این مدلها شامل محاسبات زیاد بسیاری می باشند که در واقع اتصالات عصبی را پیروی میکنند و هیچ کس واقعا نمیداند که در داخل این جعبه چه میگذرد.»
پژوهشگران میگویند به پشتیبانی این مدلها توانستند نزدیک به ۱۲ میلیون ترکیب حاضر را غربال و ترکیباتی را از پنج دسته گوناگون شناسایی کنند که در برابر باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» نوعی فعالیت از خود نشان خواهند داد.
بعد از آن، محققان نزدیک به ۲۸۰ مورد از این ترکیبات را در برابر باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» آزمایش کردند و درنهایت توانستند دو ترکیب امیدبخش آنتیبیوتیکی شناسایی کنند.
آزمایشهای نهایی برای اثربخشی این آنتیبیوتیکها روی دو مدل موش انجام شد که یک گروه از آنها به عفونت پوستی «استافیلوکوکوس اورئوس» و فرد دیگر به عفونت سیستمیک «استافیلوکوکوس اورئوس» دچار بودند و نتایج نشان داد که منفعت گیری از این آنتیبیوتیک تازه علتشده که مقدار عفونتها در بین موشهای میزبان تا ۱۰ برابر افت یابد.