اكتشاف مضاد حيوي بمساعدة الذكاء الاصطناعي

ونُشرت الدراسة في مجلة Nature Chemical Biology.

ورأى الدكتور سيزار دي لا فوينتي، أستاذ مساعد بكلية بيرلمان للطب في جامعة بنسلفانيا الذي يستخدم أيضًا الذكاء الاصطناعي للعثور على علاجات جديدة، وغير المشارك في البحث الجديد: “إنه أمر واعد للغاية”.

وقال دي لا فوينتي إن هذه المقاربة في إيجاد عقاقير جديدة، مجال ناشئ اختبره الباحثون منذ عام 2018 تقريبًا. ويختصر الوقت بشكل كبير لفرز آلاف المركبات الواعدة.

وفي الدراسة، ركز الباحثون على بكتيريا Actinetobacter baumanii.

وتتواجد في المستشفيات وأماكن الرعاية الصحية الأخرى، وتتشبث بالأسطح، مثل مقابض الأبواب.

ونظرًا إلى أنها قادرة على انتزاع أجزاء من الحمض النووي من الكائنات الحية الأخرى التي تتلامس معها، فيمكنها دمج أفضل أسلحتها، وهي جينات تساعد على مقاومة العوامل التي يستخدمها الأطباء للعلاج.

وقال جون ستوكس، أحد الباحثين والأستاذ المساعد بالكيمياء الحيوية والعلوم الطبية الحيوية في جامعة ماكماستر بهاميلتون، أونتاريو: “إنه ما نسميه في المختبر ممرضًا محترفًا”.

ويسبب هذا النوع التهابات الجلد، أو الدم، أو الجهاز التنفسي التي يصعب علاجها.

وقالت المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والسيطرة عليها عام 2019، إن عدوى بكتيريا Acinetobacter baumanii كانت “في أمس الحاجة” لأنواع جديدة من المضادات الحيوية لعلاجها.

ووجدت دراسة حديثة أجريت على مرضى المستشفيات المصابين بعدوى Actinetobacter baumanii، أن 1 من كل 4 أشخاص قد مات خلال شهر من تشخيصهم.

وفي الدراسة الجديدة، تعاون ستوكس مع باحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وهارفارد.

وبداية، تم استخدام تقنية تُعرف بفحص عالي الإنتاجية لزراعة Acinetobacter baumanii في أطباق المختبر.

وقضوا أسابيع بتعريض هذه المستعمرات لأكثر من 7,500 عامل، مثل الأدوية والمكونات النشطة للأدوية.

ووجدوا 480 مركبًا قد منع نمو البكتيريا.

وقاموا بإدخال هذه المعلومات إلى جهاز كمبيوتر، واستخدموها لتدريب خوارزمية الذكاء الاصطناعي.

وأوضح ستوكس: “بمجرد أن يتم تدريب نموذجنا، ما يمكننا فعله بعد ذلك هو عرض النموذج أمام صور لمواد كيميائية ليس لها مثيل، أليس كذلك؟ واستنادًا إلى ما تعلمته أثناء التدريب، فإنه سيتنبأ بإذا كانت هذه الجزيئات مضادة للبكتيريا أم لا”.

وفحص النموذج أكثر من 6 آلاف جزيء.

ولكن، حُصر البحث إلى 240 مادة كيميائية تم اختبارها في المختبر.

وساعدت الاختبارات المعملية على تقليص القائمة إلى 9 من أفضل مثبطات البكتيريا.

ومن هناك، ألقوا نظرة فاحصة على بنية كل واحدة، وتخلصوا من تلك التي اعتقدوا أنها قد تكون خطيرة أو مرتبطة بالمضادات الحيوية المعروفة.

وأخيرًا، ظلّ مركب واحد، اسمه RS102895، ويعتقد ستوكس أنه تم تطويره في الأصل كعلاج محتمل لمرض السكري.

ويقول إنه يبدو أنه يعمل بطريقة جديدة تمامًا، من خلال منع مكونات البكتيريا من الانتقال من داخل الخلية إلى سطحها.

ويعمل RS102895، الذي أعاد الباحثون تسميته بـabaucin، المضاد لبكتيريا Actinetobacter baumanii.

وقال ستوكس: “تعتبر آلية مثيرة للاهتمام إلى حد ما وآلية لم يتم ملاحظتها بين المضادات الحيوية السريرية حتى الآن على حد علمي”.