مضاد حيوي لمرض التهاب الأمعاء.. والذكاء الاصطناعي يتنبأ بكيفية عمله

اكتشف باحثون مضادا حيويا جديدا كليا يستهدف أمراض الأمعاء الالتهابية (IBD)، كما نجحوا أيضًا في استخدام نوع جديد من الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بدقة بكيفية عمل الدواء.

وحسب علمهم، يُعد هذا سابقة عالمية في مجال الذكاء الاصطناعي.

علاج واعد لمرضى كرون

تم نشر هذا الاكتشاف في مجلة Nature Microbiology، ويكشف عن خيار علاج جديد واعد لملايين الأشخاص المصابين بمرض كرون وغيره من الحالات ذات الصلة، بينما يعرض أيضًا تطبيقات جديدة مهمة للذكاء الاصطناعي في أبحاث اكتشاف الأدوية.

يقول جون ستوكس، الباحث الرئيسي في الدراسة الجديدة: "يظهر هذا العمل أننا ما زلنا في بداية الطريق فيما يتعلق باكتشاف الأدوية الموجهة بالذكاء الاصطناعي".

ةأضاف: "تم تسريع تطوير دوائنا الجديد، المصمم لاستهداف مرض التهاب الأمعاء، بفضل التعاون بين البشر والذكاء الاصطناعي التوليدي".

مضاد حيوي لمرض التهاب الأمعاء

إن معظم المضادات الحيوية المستخدمة في العيادات اليوم هي أدوية "واسعة النطاق"، وهذا يعني أنها تقضي على البكتيريا المفيدة بالإضافة إلى تلك التي تسبب المرض - "إنها أسلحة نووية"، كما يوضح ستوكس.

ويمكن أن يؤدي هذا إلى خلق فرص لأنواع البكتيريا الغازية والمقاومة للأدوية، مثل الإشريكية القولونية، للانتقال واستعمار الأمعاء، مما قد يؤدي إلى تفاقم حالات مثل مرض كرون.

ولكن إنترولين، المضاد الحيوي الجديد الذي تم اكتشافه في جامعة ماكماستر، هو دواء "ضيق الطيف"، وهذا يعني أنه يحافظ على الميكروبيوم ويهاجم فقط مجموعة محددة من البكتيريا المسببة للأمراض - في هذه الحالة، عائلة من البكتيريا تسمى Enterobacteriaceae، والتي تشمل أيضًا E. coli.

هذا يعني أنه لا يقتل البكتيريا الإشريكية القولونية فحسب، بل يقلل أيضًا من فرصة استعمار السلالات المقاومة للأدوية للأمعاء في المقام الأول.

يقول ستوكس: "يُعدّ هذا الدواء الجديد علاجًا واعدًا للغاية لملايين المرضى الذين يعانون من داء الأمعاء الالتهابي. لا يوجد لدينا حاليًا علاج شافٍ لهذه الحالات، لذا فإن تطوير دواء قد يُخفف الأعراض بشكل ملحوظ قد يُساعد الناس على عيش حياة أفضل بكثير".

كيف تعمل الأدوية؟

حتى الآن، تم الاستفادة من الذكاء الاصطناعي كأداة للتنبؤ بالجزيئات التي قد يكون لها إمكانات علاجية ، ولكن هذه الدراسة استخدمتها لوصف ما يسميه الباحثون "آلية العمل" (MOA) - أو كيف تهاجم الأدوية المرض.

يقول ستوكس: "لقد ساهم الذكاء الاصطناعي في تسريع معدل استكشافنا للفضاء الكيميائي لمرشحي الأدوية الجدد، ولكن حتى الآن، لم يفعل الكثير لتخفيف الاختناق الرئيسي في تطوير الأدوية، وهو فهم ما تفعله هذه الأدوية المرشحة الجديدة بالفعل".

وأضاف أن دراسات آلية العمل ضرورية لتطوير الأدوية، فهي تساعد العلماء على تأكيد السلامة، وتحسين الجرعة، وإجراء تعديلات لتحسين الفعالية، بل وأحيانًا اكتشاف أهداف دوائية جديدة تمامًا، كما تساعد الجهات التنظيمية على تحديد مدى ملاءمة دواء معين للاستخدام البشري.

لكنها أيضًا باهظة الثمن وبطيئة بشكل ملحوظ.

في الواقع، بعد اكتشاف مختبره للمضاد الحيوي الجديد، تواصل ستوكس مع زملائه في مختبر علوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (CSAIL) لمعرفة ما إذا كانت أي من منصات التعلم الآلي الناشئة لديهم يمكن أن تساعد في تسريع دراساته القادمة حول MOA.

وفي غضون 100 ثانية فقط، حصل على تنبؤ: هاجم دواؤه الجديد مجمعًا بروتينيًا مجهريًا يسمى LolCDE، وهو ضروري لبقاء بعض أنواع البكتيريا.

تقول ريجينا بارزيلاي: "كان هناك الكثير من استخدامات الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الأدوية، وكان الهدف هو البحث في الفضاء الكيميائي، وتحديد الجزيئات الجديدة التي قد تكون نشطة".

وأضافت: "ما نظهره هنا هو أن الذكاء الاصطناعي يمكنه أيضًا تقديم تفسيرات آلية، وهو أمر بالغ الأهمية لتحريك الجزيء عبر خط أنابيب التطوير."

تم مؤخرا إدراج بارزيلاي ضمن قائمة مجلة تايم لأكثر الأشخاص تأثيرا في مجال الذكاء الاصطناعي.

يؤكد ستوكس أنه على الرغم من أن التنبؤ كان مثيرًا للاهتمام، إلا أنه كان مجرد تنبؤ. سيظل عليه إجراء دراسات MOA التقليدية في المختبر.

يقول ستوكس: "في الوقت الحالي، لا يمكننا أن نفترض أن نماذج الذكاء الاصطناعي هذه صحيحة تمامًا، ولكن فكرة أنها قد تكون صحيحة أزالت التخمين من خطواتنا التالية".

نجح ستوكس في استخدام الذكاء الاصطناعي لاكتشاف أدوية فعّالة، وتسريع جهود اكتشاف الأدوية عالميًا، وتحديد آلية عمل الأدوية الجديدة.

وقال ستوكس إنه إذا سارت الأمور على ما يرام، فإن الدواء الجديد سيكون جاهزًا للتجارب البشرية خلال ثلاث سنوات - وهو الجدول الزمني الذي يتوق فريقه البحثي إلى تحقيقه.