תרופת האלצהיימר שתססה בעזרת AI וחיידקים מתקרבת למציאות

פרסומת
X-ray_Promo1


גלנטמין היא תרופה נפוצה המשמשת אנשים עם מחלת אלצהיימר וצורות אחרות של דמנציה ברחבי העולם כדי לטפל בסימפטומים שלהם. לרוע המזל, סינתזה של התרכובות הפעילות במעבדה בקנה מידה הדרוש אינו כדאי מבחינה מסחרית. החומר הפעיל מופק מנרקיסים בתהליך שלוקח זמן, וגורמים בלתי צפויים, כמו מזג האוויר ותשואות היבול, יכולים להשפיע על היצע ומחיר התרופה.

פרסומת

כעת, חוקרים מאוניברסיטת טקסס באוסטין פיתחו כלים – כולל מערכת בינה מלאכותית וחיישנים ביולוגיים זוהרים – לרתום חיידקים יום אחד לעשות את כל העבודה במקום זאת.

בעיתון ב תקשורת טבע, חוקרים מתארים תהליך באמצעות חיידקים מהונדסים גנטית ליצירת מבשר כימי של גלנטמין כתוצר לוואי של חילוף החומרים התאי התקין של החיידק. בעיקרו של דבר, החיידקים מתוכנתים להמיר מזון לתרכובות רפואיות.

"המטרה היא בסופו של דבר לתסוס תרופות כאלה בכמויות גדולות", אמר אנדרו אלינגטון, פרופסור לביו-מדעים מולקולריים ומחבר המחקר. "השיטה הזו יוצרת אספקה ​​אמינה שהרבה פחות יקר לייצור. אין לה עונת גידול, והיא לא יכולה להיות מושפעת מבצורת או שיטפונות".

דני דיאז, עמית פוסט-דוקטורט בקבוצת המחקר Deep Proteins במכון היסודות של למידת מכונה (IFML) של UT, פיתח מערכת בינה מלאכותית בשם MutComputeX שהיא המפתח לתהליך. הוא מזהה כיצד לבצע מוטציה של חלבונים בתוך החיידקים כדי לשפר את יעילותם וטמפרטורת הפעולה שלהם על מנת למקסם את הייצור של כימיקל תרופתי נחוץ.

"מערכת זו סייעה לזהות מוטציות שיהפכו את החיידקים ליעילים יותר בייצור מולקולת המטרה", אמר דיאז. "במקרים מסוימים, היא הייתה יעילה עד פי שלושה מהמערכת הטבעית שנמצאת בנרקיסים."

תהליך רתימת החיידקים לייצור תוצרי לוואי שימושיים אינו דבר חדש. מבשלים משתמשים בשמרים להכנת אלכוהול, וחיידקים עוזרים ליצור גבינה ויוגורט. תסיסה מיקרוביאלית משמשת כיום לייצור סוגים מסוימים של אינסולין לטיפול בסוכרת, הורמונים וחלבונים רקומביננטיים המשמשים במספר תרופות כגון טיפולים אוטואימוניים, ואפילו חיסונים. אבל יישום AI בתהליך הוא חדש יחסית ומרחיב את מה שאפשר עם תסיסה מיקרוביאלית.

צוות המחקר שינה גנטית את E. coli כדי לייצר 4-O'Methyl-norbelladine, אבן בניין כימית של גלנטמין. המולקולה המורכבת נמצאת במשפחה של תרכובות המופקות מנרקיסים שיש להן שימושים רפואיים בטיפול במצבים כמו סרטן, זיהומים פטרייתיים וזיהומים ויראליים, אך שימוש בתסיסה מיקרוביאלית ליצירת חומר כימי במשפחה זו הוא חדש.

המדענים יצרו גם חיישן ביולוגי פלואורסצנטי כדי לזהות ולנתח במהירות אילו חיידקים מייצרים את הכימיקלים הרצויים וכמה. כשהביוסנסור, חלבון שנוצר במיוחד, בא במגע עם החוקרים הכימיים שרצו ליצור, הוא זוהר בירוק.

"החיישן הביולוגי מאפשר לנו לבדוק ולנתח דגימות תוך שניות כאשר פעם זה לקח משהו כמו חמש דקות כל אחת", אמר סיימון ד'אולסניץ, חוקר פוסט-דוקטורט לשעבר ב-UT אוסטין וכיום באוניברסיטת הרווארד, המחבר הראשון של המאמר. "ותוכנית למידת המכונה מאפשרת לנו לצמצם בקלות מועמדים מעשרות אלפים לעשרות. ביחד, אלה כלים חזקים באמת".

וונטי קים, דניאל אקוסטה, טיילר דנג'רפילד, מייסון שכטר, ג'יימס הווארד, האנה דו, ג'יימס לוי, האל אלפר וי. ג'סי ג'אנג מ-UT ומתיו מינוס מאוניברסיטת Prairie View A&M היו גם מחברי המאמר. המחקר נתמך על ידי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה, משרד חיל האוויר למחקר מדעי והמכונים הלאומיים לבריאות, והקרן הלאומית למדע תומכת ב-IFML. משאבי מחשוב סופקו על ידי Advanced Micro Devices.

המעורבים במחקר זה הגישו טפסי גילוי פיננסי נדרשים לאוניברסיטה, ואלינגטון, דיאז וד'אולניץ הגישו בקשה לפטנט על חומרים המתוארים בטקסט זה. דיאז וד'אולניץ מעורבים כל אחד בסטארטאפים הקשורים למחקר זה.



קישור לכתבת המקור – 2024-03-14 18:21:18

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר