هوش مصنوعی در حال ایجاد تحولات اساسی در علم پزشکی است و در یکی از آخرین پیشرفت‌ها، دانشمندان موفق به کشف گونه جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها شدند که قادر به مقابله با باکتری “استافیلوکوکوس اورئوس” یا به اختصار MRSA است.
این باکتری که به داروها مقاوم است، سالانه هزاران نفر را در سراسر جهان به خود افتاده و کشف این آنتی‌بیوتیک جدید به عنوان یک مرحله مهم در مبارزه با مقاومت باکتری‌ها به حساب می‌آید.
جیمز کالینز، استاد مهندسی پزشکی در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و عضوی از تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: “ایده اصلی این بود که توانایی مدل‌های هوش مصنوعی در پیش‌بینی اینکه کدام مولکول‌ها آنتی‌بیوتیک‌های موثری هستند، بررسی شود. استفاده از دانش هوش مصنوعی امکان توفیر منابع و صرفه‌جویی در زمان را فراهم می‌کند و تحلیل بهتری از باکتری‌ها و ساختار شیمیایی آن‌ها را ارائه می‌دهد.”
گزارش تیم ۲۱ نفره تحقیقاتی در نشریه Nature منتشر شده و در طول این تحقیق، از “مدل یادگیری عمیق” برای پیش‌بینی فعالیت آنتی‌بیوتیک‌ها و ترکیب آنتی‌بیوتیک جدید استفاده شده است.
یادگیری عمیق به هوش مصنوعی این امکان را می‌دهد که از داده‌های برنامه‌نویسی نشده ایده‌های نوینی را بیاموزد و کشف نماید. این روش به طور گسترده در تحقیقات پزشکی برای شناسایی داروهای پتانسیلی، پیش‌بینی ویژگی‌های آن‌ها و بهینه‌سازی فرآیند توسعه آن‌ها استفاده می‌شود.
عفونت‌های ایجاد شده توسط باکتری MRSA که مقاوم به داروها است، از عفونت‌های پوستی سطحی گرفته تا شرایط جدی‌تر و تهدیدکننده‌زندگی مانند ذات‌الریه و عفونت‌های خونی متنوعی را در بر می‌گیرد.
گزارش اروپایی مرکز پیشگیری و کنترل بیماری‌ها (ECDC) حاکی از آن است که هر ساله تقریباً ۱۵۰ هزار عفونت در اتحادیه اروپا از این نوع رخ می‌دهد و سالانه حدود ۳۵ هزار نفر نیز به دلیل این عفونت‌ها جان خود را از دست می‌دهند.
تیم تحقیقاتی MIT با استفاده از “مدل یادگیری عمیق”، حدود ۳۹ هزار ترکیب را برای ارزیابی فعالیت‌های آنتی‌بیوتیکی خود در مقابل باکتری MRSA آزمایش کرده و داده‌ها و جزئیات به‌دست‌آمده از ساختار شیمیایی ترکیبات را به این مدل وارد کرده‌اند.
فلیکس وونگ، یکی دیگر از پژوهشگران این تیم، اظهار می‌کند: “آنچه که ما در این مطالعه انجام دادیم، به نوعی گشودن جعبه‌ای سیاه بود. این مدل‌ها شامل محاسبات بسیار زیادی هستند که به واقع اتصالات عصبی را شبیه‌سازی می‌کنند و هیچ کس واقعا نمی‌داند که در داخل این جعبه چه اتفاق می‌افتد.”
پژوهشگران اعلام کردند که با استفاده از این مدل‌ها، توانستند حدود ۱۲ میلیون ترکیب را مورد غربال‌گری قرار داده و ترکیباتی را از پنج دسته مختلف شناسایی کنند که نشانگر فعالیت آنتی‌بیوتیکی در برابر باکتری MRSA هستند.
پس از این مرحله، محققان حدود ۲۸۰ ترکیب را در مقابل باکتری MRSA آزمایش کردند و به نتیجه رسیدند که دو ترکیب جدید به عنوان آنتی‌بیوتیک شناسایی شده‌اند.
آزمایش‌های نهایی اثربخشی این آنتی‌بیوتیک‌ها را بر روی دو مدل موش که یک گروه به عفونت پوستی و دیگری به عفونت سیستمیک با باکتری MRSA مبتلا بودند، نیز انجام شد و نتایج نشان دادند که استفاده از این آنتی‌بیوتیک‌های جدید تا ۱۰ برابر کاهش میزان عفونت‌ها در میان موش‌ها را فراهم کرده است.
