Denise Catacutan นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในภาควิชาชีวเคมีและวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัย McMaster และผู้ร่วมเขียนบทความวิจัย (McMaster University)
นักวิทยาศาสตร์ใช้ AI เพื่อค้นพบยาปฏิชีวนะสำหรับแบคทีเรียที่ ‘รักษายากมาก’
ด้วยการใช้ปัญญาประดิษฐ์ นักวิทยาศาสตร์ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกาได้ค้นพบยาปฏิชีวนะที่สามารถใช้เพื่อต่อสู้กับเชื้อโรคที่ดื้อยาถึงตายได้ และพวกเขาหวังว่าจะใช้กระบวนการที่คล้ายกันนี้เพื่อค้นหาวิธีรักษาแบคทีเรียที่ท้าทายอื่นๆ
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Chemical Biology เมื่อวันพฤหัสบดี นักวิจัยจาก McMaster University และ Massachusetts Institute of Technology ได้แบ่งปันการค้นพบที่มีแนวโน้มของพวกเขาเกี่ยวกับการรักษาด้วยยาต้านแบคทีเรียแบบใหม่ ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่า abaucin
Jon Stokes ผู้เขียนนำงานวิจัยกล่าวว่ายาปฏิชีวนะสามารถใช้ต่อสู้กับเชื้อ Acinetobacter baumannii ซึ่งองค์การอนามัยโลกระบุว่าเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะที่อันตรายที่สุดในโลก
Stokes ซึ่งเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาชีวเคมีและวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ของ McMaster กล่าวว่า “ในความคิดของฉัน มันคือศัตรูตัวฉกาจอันดับ 1 สำหรับการดื้อยาปฏิชีวนะ ซึ่งรักษาได้ยากมาก”
“มันมักจะอาศัยอยู่ตามสถานที่ต่างๆ ในโรงพยาบาล คุณจึงพบมันได้บนลูกบิดประตูและอุปกรณ์ของโรงพยาบาล และการทำให้ปราศจากเชื้อเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก ดังนั้นมันจึงสามารถอยู่รอดบนพื้นผิวของโรงพยาบาลเหล่านี้ได้เป็นระยะเวลานาน”
แบคทีเรียก่อโรคหรือที่เรียกว่า A. baumannii สามารถทำให้เกิดปอดบวม เยื่อหุ้มสมองอักเสบ และบาดแผลติดเชื้อ ซึ่งทั้งหมดนี้อาจทำให้เสียชีวิตได้ นอกจากนี้ยังสามารถรับ DNA จากแบคทีเรียสายพันธุ์อื่นในสภาพแวดล้อมของมัน ซึ่งสามารถเข้ารหัสยีนที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะได้ Stokes กล่าว
เพื่อค้นพบยาปฏิชีวนะเพื่อต่อสู้กับเชื้อโรคที่ดื้อยาสูง Stokes กล่าวว่านักวิจัยได้ทดสอบโมเลกุลประมาณ 7,500 โมเลกุลที่มีโครงสร้างต่างกันในห้องแล็บเพื่อดูว่าโมเลกุลใดที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของ A. baumannii และตัวไหนที่ไม่สามารถยับยั้งได้
จากนั้น เขากล่าวว่าพวกเขาฝึกโมเดล AI เพื่อทำความเข้าใจว่าคุณลักษณะทางเคมีใดที่ส่งผลให้โมเลกุลมีกิจกรรมของ A. baumannii
“เมื่อเราฝึกโมเดลของเราแล้ว เราก็สามารถเริ่มแสดงรูปภาพของโมเลกุลใหม่เอี่ยมที่ไม่เคยเห็นในรูปแบบแฟลชการ์ดให้โมเดลเห็น” Stokes อธิบาย
“จากนั้น ตามสิ่งที่แบบจำลองได้เรียนรู้ระหว่างการฝึกอบรม มันจะทำนายว่าสารเคมีใดที่คิดว่าต้านแบคทีเรียได้ และสารเคมีใดที่คิดว่าไม่ใช่”
หลังจากนั้น นักวิจัยได้รับโมเลกุลที่แบบจำลอง AI คาดการณ์ว่าสามารถต้านแบคทีเรียได้ และทดสอบเพื่อดูว่าสามารถต่อสู้กับ A. baumannii ได้ดีเพียงใด
“และนั่นเป็นเรื่องง่าย เพราะแทนที่จะต้องทดสอบโมเลกุลนับพัน เรากำลังทดสอบสองสามร้อยโมเลกุล” Stokes กล่าว
“เราลงเอยด้วยการพบโมเลกุลหนึ่งที่มีศักยภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของอะซิเนโทแบคเตอร์ในห้องปฏิบัติการ และมันก็มีโครงสร้างที่ไม่เหมือนใครเมื่อเทียบกับยาปฏิชีวนะอื่นๆ ที่เรามี ดังนั้นโมเดล AI นี้จึงช่วยให้เราดึงโมเลกุลที่น่าสนใจซึ่งมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อต่อต้านแมลงที่เราพยายามจะกำจัด”
Stokes ดำเนินการวิจัยร่วมกับ James J. Collins ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมการแพทย์และวิทยาศาสตร์ที่ MIT นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ McMaster Gary Liu และ Denise Catacutan รวมถึง Khushi Rathod ซึ่งเพิ่งสำเร็จการศึกษาจาก McMaster
Stokes กล่าวว่าการวิจัยของพวกเขาได้พิสูจน์ว่าการประยุกต์ใช้วิธีการของ AI สามารถ “มีอิทธิพลอย่างมีความหมาย” ต่อการค้นพบยาปฏิชีวนะใหม่ในเชื้อโรคที่ท้าทายต่างๆ และเขาหวังว่าจะใช้วิธีการที่คล้ายกันเพื่อค้นหาวิธีการรักษาต้านเชื้อแบคทีเรียอื่นๆ
“ฉันไม่ได้บอกว่า AI เป็นยาครอบจักรวาล — มันไม่ได้แก้ปัญหาทั้งหมดให้กับเรา — แต่มันเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังมากในกล่องเครื่องมือของเราที่เราใช้ในการค้นหายาใหม่สำหรับผู้คน”