دراسة واعدة.. الذكاء الاصطناعي يساهم في إنتاج مضادات حيوية جديدة

استخدمت دراسة علمية جديدة تكنولوجيا التعلم الآلي للمساعدة في اكتشاف وإنتاج مضادات حيوية جديدة محتملة في عالم الميكروبيوم، وهو ما يراه مؤلفو الدراسة أنه يمثل تقدمًا كبيرًا في استخدام الذكاء الاصطناعي في الأبحاث المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية.

ويقدم التقرير، الذي نُشر أمس الأربعاء في مجلة "سيل" النتائج التي توصلوا إليها العلماء الذين استخدموا خوارزمية خاصة لاستخراج "مجمل التنوع الميكروبي الموجود على الأرض أو التمثيل الضخم لذلك، واكتشاف ما يقرب من مليون جزيء جديد مشفر أو مخفي داخل كل تلك المادة الميكروبية المظلمة".

فرز كميات هائلة من المعلومات

في التفاصيل، يدير سيزار دي لا فوينتي أحد مؤلفي الدراسة والأستاذ في جامعة بنسلفانيا، مجموعة علم الأحياء الحاسوبية، التي تهدف إلى استخدام الكمبيوتر لتسريع الاكتشافات في علم الأحياء والطب.

وتنقل "الغارديان" عن دي لا فوينتي قوله: إنه بدون خوارزمية كهذه، كان على العلماء استخدام الأساليب التقليدية مثل جمع المياه والتربة للعثور على جزيئات داخل تلك العينات، ويمكن أن يكون ذلك صعبًا لأن الميكروبات موجودة في كل مكان انطلاقًا من المحيط وصولًا إلى أمعاء الإنسان.

وأضاف دي لا فوينتي: "كان من الممكن أن يستغرق الأمر سنوات عديدة جدًا للقيام بذلك، ولكن باستخدام الذكاء الاصطناعي يمكننا فرز كميات هائلة من المعلومات، وهذا يسرع العملية فقط".

ويضيف المؤلف أن هذا البحث يعد ذات أهمية كبيرة للصحة العامة، لأن مقاومة مضادات الميكروبات تسببت في أكثر من 1.2 مليون حالة وفاة في عام 2019.

وهذا العدد، مرشح للارتفاع إلى 10 ملايين حالة وفاة سنويًا بحلول عام 2050، وفقًا لتوقعات منظمة الصحة العالمية.

نتائج مبهرة

وبالنسبة لهذه الدراسة، جمع الباحثون الجينومات والميتا-جينومات المخزنة في قواعد البيانات المتاحة للجمهور وبحثوا عن قصاصات الحمض النووي التي يمكن أن يكون لها نشاط مضاد للميكروبات.

وللتحقق من صحة تلك المقترحات التي قدمها الذكاء الاصطناعي، استخدم العلماء الكيمياء لتجميع 100 من تلك الجزيئات في المختبر ثم اختبروها لتحديد ما إذا كان بإمكانها بالفعل قتل البكتيريا، بما في ذلك "بعض من أخطر مسببات الأمراض في مجتمعنا" ، كما قال دي لا فوينتي.

وبالفعل، تمكنت 79% من الجزيئات والتي تمثل المليون جزيء التي تم اكتشافها، من قتل ميكروب واحد على الأقل ما يعني أنها يمكن أن تكون بمثابة مضاد حيوي محتمل.

وتشير منظمة الصحة العالمية إلى أن مقاومة المضادات الحيوية تزداد بسبب الاستخدام السيئ والإفراط في استخدام مضادات الميكروبات، لدى البشر والحيوانات والنباتات.

كذلك، كشف دي لا فوينتي أن مؤلفي الدراسة جعلوا هذه البيانات والشيفرة متاحة مجانًا لأي شخص للوصول إليها بهدف "تطوير العلم والإفادة البشرية".

سيف ذو حدين

من جهة أخرى، في حين قال دي لا فوينتي إنه يرى الدراسة التي أنتجت "أكبر جهود اكتشاف للمضادات الحيوية على الإطلاق"، كمحطة فارقة في الفوائد المحتملة للذكاء الاصطناعي للبحث، أقرّ بأن بعض الجهات "السيئة" في المقابل يمكنها أن "تطور نماذج ذكاء اصطناعي لتصميم السموم".

وأكد العالم أن مختبره طبق إجراءات وقائية لتخزينها وضمان عدم قدرة الجزيئات على التكاثر الذاتي، والجدير بالذكر أن إجراءات الأمن البيولوجي لم تكن ضرورية لهذه الدراسة لأن هذه كانت "جزيئات خاملة".

وفي حين أصبح الذكاء الاصطناعي قضية مهمة في السنوات الأخيرة، قال دي لا فوينتي إنه بدأ استخدام الذكاء الاصطناعي في أبحاث المضادات الحيوية منذ حوالي عقد من الزمان.

وقال دي لا فوينتي: "لقد تمكنا للتو من تسريع اكتشاف المضادات الحيوية. لذا بدلاً من الاضطرار إلى الانتظار لمدة خمس أو ست سنوات للتوصل إلى مضاد حيوي مرشح واحد، يمكننا الآن على الكمبيوتر، في غضون ساعات قليلة، التوصل إلى مئات الآلاف من المرشحين".

يذكر أنه قبل أن توافق إدارة الغذاء والدواء الأميركية على أي مضاد حيوي، يخضع عادة لسنوات من الدراسة من خلال الأبحاث المعملية والتجارب السريرية، ويمكن أن تستغرق هذه المراحل المختلفة من 10 إلى 20 عامًا.