کلود آنتروپیک برای مقابله با سم عقرب پروتئین طراحی می‌کند
سامانه هوش مصنوعی کلود شرکت آنتروپیک در مدت ۶۴ ساعت صدها هزار پروتئین پیشنهادی برای اتصال به سموم عقرب طراحی کرد. از میان طرح‌هایی که در نهایت در آزمایشگاه بررسی شدند، ۱۷ مورد معیارهای تعیین‌شده شرکت برای اتصال به سموم هدف را برآورده کردند. این نتایج تصویری اولیه از ظرفیت هوش مصنوعی برای سرعت بخشیدن به فرایند کشف دارو ارائه می‌دهد؛ بااین‌حال، هنوز نشان داده نشده است که این پروتئین‌ها بتوانند سم عقرب را خنثی کنند.
آنتروپیک در گزارش پژوهشی خود آزمایشی را تشریح کرد که با مشارکت مؤسسه پژوهشی سرمایه‌گذاری Citrini Research طراحی شد و نتایج آن با آزمایش‌های آزمایشگاهی شرکت‌های Adaptyv Bio و Twist Bioscience مورد ارزیابی قرار گرفت. این شرکت توالی پروتئین‌ها و اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی مربوط به هر ۲۱۱ طرح آزمایش‌شده را منتشر می‌کند تا پژوهشگران دیگر نیز بتوانند یافته‌ها را بررسی کنند و بر پایه آن‌ها به تحقیقات خود ادامه دهند.
آنتروپیک عقرب‌گزیدگی را محور این آزمایش قرار داد. به گفته این شرکت، عقرب‌ها هر سال دست‌کم ۱٫۲ میلیون نفر را نیش می‌زنند و بیش از ۳۲۵۰ نفر در سراسر جهان بر اثر آن جان خود را از دست می‌دهند. کودکان ساکن مناطقی که دسترسی محدودی به خدمات درمانی دارند، به‌ویژه در معرض خطر هستند. آنتروپیک همچنین هزینه بالای توسعه درمان‌های جدید و انگیزه مالی محدود برای سرمایه‌گذاری در این حوزه را از موانع مقابله با این مشکل دانست.
کلود چگونه پروتئین‌ها را طراحی کرد؟
در این آزمایش، از کلود خواسته شد پروتئین‌های کوچکی موسوم به «مینی‌بایندر» طراحی کند؛ پروتئین‌هایی که بتوانند به پنج سم مرتبط با عقرب‌های مکزیک، برزیل، شمال آفریقا و خاورمیانه متصل شوند.
این سامانه برای شناسایی بخش‌هایی از سموم که در تعامل با کانال‌های سدیمی نقش دارند، از اطلاعات ساختاری موجود در پایگاه داده پروتئین‌ها (Protein Data Bank) و پایگاه داده آلفافولد (AlphaFold) استفاده کرد. کانال‌های سدیمی در انتقال پیام‌های الکتریکی میان سلول‌های عصبی نقش دارند.
به گفته آنتروپیک، کلود طی ۶۴ ساعت صدها هزار طرح اولیه تولید کرد. سپس گروه پژوهشی این طرح‌ها را غربال کرد و ۱۸۰ مورد را برای آزمایش‌های آزمایشگاهی برگزید. پژوهشگران پس از آن ۳۱ طرح دیگر نیز به مجموعه افزودند و تعداد کل طرح‌های آزمایش‌شده به ۲۱۱ مورد رسید.
از میان این ۲۱۱ طرح، ۱۷ مورد به آستانه تعیین‌شده گروه برای اتصال به سموم هدف رسیدند. بااین‌حال، هیچ‌یک از این پروتئین‌ها نتوانست به چند سم مختلف متصل شود و هر ۱۷ طرح موفق فقط به یک سم متصل شدند.
گامی اولیه، نه پادزهر
آنتروپیک تأکید کرد که این آزمایش هنوز مشخص نکرده است آیا پروتئین‌های طراحی‌شده می‌توانند سم را در سلول‌ها خنثی کنند یا خیر؛ چه رسد به اینکه بتوان از آن‌ها برای درمان عقرب‌گزیدگی استفاده کرد. اتصال پروتئین به سم یک مرحله اولیه و مهم در این مسیر است، اما به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که پروتئین موردنظر می‌تواند مانع آسیب‌رسانی سم شود.
دو ارزیاب مستقل، سوزانا واسکس تورس و تیموتی پی. جنکینز، نتایج را نقطه شروعی امیدوارکننده ارزیابی کردند.
جنکینز گفت: «طراحی پروتئین‌های اتصال‌دهنده قابل‌قبول برای پنج سم مختلف به‌طور هم‌زمان و ظرف چند روز، نمونه‌ای چشمگیر از تغییر رویکرد مبتنی بر هوش مصنوعی است که اکنون در فرایند کشف درمان‌های جدید شاهد آن هستیم.»
تولید سنتی پادزهر معمولاً شامل جمع‌آوری سم، ایمن‌سازی حیوانات با استفاده از آن و سپس استخراج و خالص‌سازی پادتن‌های تولیدشده است. آنتروپیک این فرایند را زمان‌بر و نیازمند منابع قابل‌توجه توصیف کرد.
پروتئین‌هایی که با روش‌های محاسباتی طراحی می‌شوند، ممکن است در آینده از نظر پایداری و قدرت اثر بهبود پیدا کنند و مسیر دیگری برای تولید درمان‌های جدید فراهم آورند. بااین‌حال، آنتروپیک اذعان کرد که تبدیل پروتئین‌های اتصال‌دهنده امیدوارکننده به درمان‌هایی مؤثر، مرحله دشوار دیگری است که هنوز باید طی شود.
عکس: Shutterstock
بخشی از این محتوا با کمک ابزارهای هوش مصنوعی تهیه شده و پیش از انتشار، به دست ویراستاران بنزینگا بررسی شده است.