الذكاء الاصطناعي: علماء يستخدمون التكنولوجيا لاكتشاف مضاد حيوي جديد يقتل لبكتريا “خارقة”

وتعد الخطوة أحدث مثال على كيف يمكن أن تصبح أدوات الذكاء الاصطناعي قوة فعّالة تؤدي إلى تغير جذري في العلوم والطب.

تستطيع المضادات الحيوية قتل البكتيريا، بيد أنه يوجد نقص في الأدوية الجديدة على مدار عقود، وأصبح علاج الإصابة بالبكتيريا أكثر صعوبة، لكونها تطور مقاومتها لتلك الأدوية.

وتشير إحصاءات إلى أن ما يزيد على مليون شخص يموتون سنويا بسبب التهابات تنتج عن بكتريا تقاوم العلاج بالمضادات الحيوية.

وركز الباحثون على واحدة من أكثر أنواع البكتيريا إشكالية تعرف باسم “Acinetobacter baumannii”، والتي يمكن أن تصيب الجروح وتسبب التهابا رئويا.

ربما لم تسمع عنها، لكنها تعد نوعا من ثلاثة أنواع من البكتريا الخارقة، وصفتها منظمة الصحة العالمية بأنها تهديد “خطير”.

وتستطيع هذه البكتريا، غالبا، مقاومة العديد من المضادات الحيوية، وهي مشكلة في المستشفيات ودور الرعاية الصحية، إذ يمكنها العيش على الأسطح والمعدات الطبية.

ويصف جوناثان ستوكس، طبيب من جامعة ماكماستر، البكتريا بأنها “أبرز عدو شائع” لأنه “شائع بالفعل” اكتشاف حالات تكون فيها “مقاومة لكل مضاد حيوي تقريبا”.

لجأ الباحثون أولا، من أجل اكتشاف مضاد حيوي جديد، إلى تدريب الذكاء الاصطناعي، واستعانوا بآلاف الأدوية المعروفة بدقة تركيبها الكيميائي، واختبروها يدويا على بكتريا “Acinetobacter baumannii” لمعرفة أي نوع بمكنه إبطاء أو قتل هذه البكتريا.

وزود الباحثون الذكاء الاصطناعي بهذه المعلومات حتى يتمكن من معرفة الخصائص الكيميائية للأدوية التي يمكن أن تهاجم البكتيريا المسببة للأمراض.

بعد ذلك، ترك الباحثون للذكاء الاصطناعي العمل على قائمة تضم 6680 مركبا كيميائيا كانت فعاليتها غير معروفة. وأظهرت النتائج، التي نشرتها دورية “نيتشر كميكال بيولوجي”، أن الذكاء الاصطناعي استغرق وقتا حوالي ساعة ونصف لتحديد قائمة مختصرة.

واختبر الباحثون 240 نوعا في المختبر وتوصلوا إلى تسعة مضادات حيوية محتملة، من بينها مضاد حيوي قوي بشكل كبير وهو “أباوسين abaucin”.

وأظهرت تجارب المختبرات أن هذا المضاد الحيوي استطاع علاج الجروح المصابة في الفئران، وكان قادرا على قتل عينات من بكتريا “A. baumannii” الخارقة، لدى بعض المرضى.

وعلى الرغم من ذلك قال ستوكس: “هذا وقت بداية العمل”.

الخطوة التالية هي تطوير دواء في المختبر ثم إجراء التجارب العملية عليه. وثمة توقعات أن تستغرق المضادات الحيوية الأولى، التي ساعد فيها الذكاء الاصطناعي، حتى عام 2030 كي تصبح جاهزة لوصفها للمرضى.

ومن الغريب أن هذا المضاد الحيوي التجريبي لم يكن له أي تأثير على الأنواع الأخرى من البكتيريا، إذ له فاعلية فقط مع نوع بكتريا “A. baumannii”.

وتقتل العديد من المضادات الحيوية البكتيريا دون تمييز، ويعتقد الباحثون أن دقة المضاد الحيوي “أباوسين” سيجعل من الصعب ظهور مقاومة بكتيرية للأدوية، مع تراجع الآثار الجانبية.

ويمكن للذكاء الاصطناعي، من حيث المبدأ، فحص عشرات الملايين من المركبات الكيمائية المحتملة، وهي خطوة قد يكون من الصعب عمليا القيام بها يدويا.

وقال ستوكس: “يعزز الذكاء الاصطناعي معدلات (النتائج)، ويقلل التكلفة، على نحو يمكننا من خلاله اكتشاف هذه الفئات الجديدة من المضادات الحيوية التي نحتاجها بشدة”.

وكان الباحثون قد اختبروا مبادئ اكتشاف المضادات الحيوية بمساعدة الذكاء الاصطناعي على بكتريا القولون عام 2020، بيد أنهم استعانوا الآن بهذه المعرفة للتركيز على الأنواع الأشد خطورة. كما يخططون لإجراء بحوث بعد ذلك على المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية.

وقال البروفيسور جيمس كولينز، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “تدعم هذه النتيجة فرضية أن الذكاء الاصطناعي يمكنه إسراع وتعزيز نطاق بحوثنا بشأن المضادات الحيوية الجديدة”.

وأضاف: “أنا متحمس لكون هذا العمل يظهر أنه بإمكاننا استخدام الذكاء الاصطناعي للمساعدة في مكافحة مسببات الأمراض مثل بكتريا A. baumannii”.