هوش مصنوعی به شدت در حال ایجاد تحولات اساسی در حوزه علم پزشکی است. در یکی از دستاوردهای جدید، پس از ۶۰ سال تلاش، دانشمندان به واسطه هوش مصنوعی توانستند دسته‌ای جدید از آنتی‌بیوتیک‌ها را کشف کنند که قادر به مقابله با باکتری “استافیلوکوکوس اورئوس”، یا به اختصار MRSA، می‌باشند.
این باکتری بعنوان یک عامل مقاوم به داروها، هر سال منجر به مرگ هزاران نفر در سرتاسر جهان می شود، و به همین دلیل کشف آنتی‌بیوتیک جدید، به عنوان یک نقطه عطف مهم در مبارزه با مقاومت باکتری‌ها شناخته می‌شود.
جیمز کالینز، استاد مهندسی پزشکی در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و یکی از اعضای تیم تحقیق، اظهار داشت: “ما این ایده را داشتیم که توانایی مدل‌های هوش مصنوعی برای پیش‌بینی آنتی‌بیوتیک‌های موثر را ارزیابی کنیم. استفاده از دانش هوش مصنوعی به ما این امکان را می‌دهد که در زمان و منابع صرفه‌جویی کنیم و تجزیه و تحلیل باکتری‌ها و ساختار شیمیایی آن‌ها را به یک روش نوآورانه تر که تاکنون ممکن نبود، انجام دهیم.”
گزارش این تیم ۲۱ نفره در نشریه Nature منتشر شده و در حین تحقیق، پژوهشگران از یک “مدل یادگیری عمیق” برای پیش‌بینی فعالیت‌ها و ترکیبات این آنتی‌بیوتیک جدید استفاده کرده‌اند.
یادگیری عمیق (Deep Learning) توانایی آموزش مدل‌های هوش مصنوعی را با استفاده از حجم عظیمی از داده‌های برنامه‌نویسی نشده فراهم می‌کند و این رویکرد به طور فزاینده در حوزه تحقیقات پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. هدف از این ابزار هوشمند، شناسایی داروهای بالقوه، پیش‌بینی خواص آن‌ها و بهینه‌سازی فرآیند توسعه آن‌ها است.
باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» که در مقابل داروهای ضد باکتریایی مقاوم است، می‌تواند عامل عفونت‌های پوستی خفیف تا شرایط جدی‌تر و خطرناک مانند ذات الریه و عفونت‌های خونی باشد.
گزارش مرکز پیشگیری و کنترل بیماری‌های اروپا (ECDC) نشان می‌دهد که هر سال حدود ۱۵۰ هزار مورد ابتلا به عفونت در اتحادیه اروپا بدلیل این باکتری رخ می‌دهد و سالانه تقریباً ۳۵ هزار نفر به دلیل این عفونت‌ها جان خود را از دست می‌دهند.
تیم تحقیقاتی از MIT با بهره‌گیری از “مدل یادگیری عمیق” حدود ۳۹ هزار ترکیب را به منظور ارزیابی فعالیت‌های آنتی‌بیوتیکی در برابر باکتری “استافیلوکوکوس اورئوس” مورد بررسی قرار دادند. این تحقیق به تجزیه و تحلیل دقیق ساختار شیمیایی این ترکیبات و استفاده از داده‌ها اختصاص دارد. جزئیات به دست آمده از این تجربیات در دنیای فعالیت‌های آنتی‌بیوتیکی مورد بررسی قرار میگیرد.
فلیکس وونگ، یکی از پژوهشگران این تیم، اظهار می‌کند: “کاری که ما در این مطالعه انجام دادیم، به نوعی معادل باز کردن جعبه سیاه بود. این مدل‌ها دارای محاسبات پیچیده‌ای هستند که در واقعیت اتصالات عصبی را مدلسازی می‌کنند و هیچ کس واقعاً نمی‌داند که در داخل این جعبه چه اتفاقی می‌افتد.”
تحقیقات نشان داده است که محققان با استفاده از این مدل‌ها، حدود ۱۲ میلیون ترکیب مختلف را بررسی و از میان آن‌ها پنج دسته مختلف را که فعالیت مقاومتی در برابر باکتری “استافیلوکوکوس اورئوس” از خود نشان می دادند، شناسایی نموده‌اند.
سپس، در مرحله بعدی، حدود ۲۸۰ ترکیب انتخاب شده را در برابر باکتری مذکور آزمایش کرده و در نهایت، دو ترکیب از جمله آنتی‌بیوتیک‌های امیدبخش را شناسایی نموده‌اند.
آزمایش‌های نهایی جهت ارزیابی اثربخشی این آنتی‌بیوتیک‌ها روی دو گروه موش انجام شد که یک گروه به عفونت پوستی با باکتری “استافیلوکوکوس اورئوس” و گروه دیگر به عفونت سیستمیک با همان باکتری مبتلا بودند. نتایج حاکی از این بود که استفاده از این آنتی‌بیوتیک‌های جدید، منجر به یک کاهش حداکثر ۱۰ برابری در میزان عفونت‌ها در میان موش‌های میزبان گردید.
نظرات کاربران