செயற்கை நுண்ணறிவு புதிய நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை வெளியிடுகிறது

MIT ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஆழ்ந்த கற்றல் AI ஐப் பயன்படுத்தி, அமெரிக்காவில் 10,000 ஆண்டுக்கு மேற்பட்ட இறப்புகளுக்கு காரணமான மருந்து-எதிர்ப்பு பாக்டீரியத்தை அகற்றும் திறன் கொண்ட கலவைகளின் குழுவைக் கண்டுபிடித்தனர். கண்டுபிடிப்புகள் நேச்சரில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. சேர்மங்கள் மனித உயிரணுக்களுக்கு எதிராக மிகக் குறைந்த நச்சுத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன, அவை குறிப்பாக நல்ல மருந்து வேட்பாளர்களாகின்றன

விளக்கக்கூடிய ஆழமான கற்றலுடன் கூடிய நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் கட்டமைப்பு வகுப்பின் கண்டுபிடிப்பு

AI-உருவாக்கப்பட்ட கலவைகள் ஆய்வக உணவுகள் மற்றும் இரண்டு MRSA தொற்று சுட்டி மாதிரிகளில் மெதிசிலின்-எதிர்ப்பு ஸ்டேஃபிளோகோகஸ் ஆரியஸை அகற்றும் திறனை வெளிப்படுத்தின.

புதிய ஆய்வின் ஒரு முக்கிய கண்டுபிடிப்பு என்னவென்றால், ஆழமான கற்றல் மாதிரி அதன் ஆண்டிபயாடிக் ஆற்றல் கணிப்புகளைச் செய்ய எந்த வகையான தகவல்களைப் பயன்படுத்துகிறது என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்களால் கண்டுபிடிக்க முடிந்தது. இந்த அறிவு, மாதிரியால் அடையாளம் காணப்பட்ட மருந்துகளை விட சிறப்பாக செயல்படக்கூடிய கூடுதல் மருந்துகளை வடிவமைக்க ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவும்.

“இங்குள்ள நுண்ணறிவு என்னவென்றால், சில மூலக்கூறுகள் நல்ல நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளுக்கு உருவாக்கும் என்று அவர்களின் கணிப்புகளைச் செய்ய மாதிரிகள் என்ன கற்றுக்கொண்டன என்பதைக் காணலாம். எங்களின் பணியானது, இரசாயன கட்டமைப்பு நிலைப்பாட்டில் இருந்து, நேரம்-திறனுள்ள, வளம்-திறனுள்ள மற்றும் இயந்திரத்தனமான நுண்ணறிவு கொண்ட கட்டமைப்பை வழங்குகிறது, இது இன்றுவரை இல்லாத வழிகளில்,” என்கிறார் மருத்துவ பொறியியல் மற்றும் அறிவியல் பேராசிரியர் ஜேம்ஸ் காலின்ஸ். MIT இன் மருத்துவப் பொறியியல் மற்றும் அறிவியல் நிறுவனம் (IMES) மற்றும் உயிரியல் பொறியியல் துறை.

IMES மற்றும் பிராட் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் எம்ஐடி மற்றும் ஹார்வர்டில் போஸ்ட்டாக் ஆன பெலிக்ஸ் வோங் மற்றும் காலின்ஸால் ஆலோசனை பெற்ற முன்னாள் ஹார்வர்ட் மருத்துவப் பள்ளி பட்டதாரி மாணவி எரிகா ஜெங் ஆகியோர் இந்த ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியர்களாக உள்ளனர், இது ஆன்டிபயாடிக்ஸ்-ஏஐ திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாகும். எம்ஐடியில். ஏழு வருடங்களில் ஏழு வகையான கொடிய பாக்டீரியாக்களுக்கு எதிராக புதிய வகை நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை கண்டுபிடிப்பதே காலின்ஸ் தலைமையிலான இந்த திட்டத்தின் நோக்கம்.

ஒவ்வொரு ஆண்டும் அமெரிக்காவில் 80,000 க்கும் அதிகமானவர்களை பாதிக்கும் MRSA, அடிக்கடி தோல் நோய்த்தொற்றுகள் அல்லது நிமோனியாவை ஏற்படுத்துகிறது. கடுமையான வழக்குகள் செப்சிஸுக்கு வழிவகுக்கும், இது ஒரு அபாயகரமான இரத்த ஓட்ட தொற்று ஆகும்.

கடந்த பல ஆண்டுகளாக, MITயின் அப்துல் லத்தீஃப் ஜமீல் கிளினிக்கின் மெஷின் லேர்னிங் இன் ஹெல்த் (ஜமீல் கிளினிக்) இல் உள்ள காலின்ஸ் மற்றும் அவரது சகாக்கள் புதிய நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளைக் கண்டறிய ஆழ்ந்த கற்றலைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளனர். அவர்களின் பணியானது அசினெட்டோபாக்டர் பாமன்னி, மருத்துவமனைகளில் அடிக்கடி காணப்படும் ஒரு பாக்டீரியம் மற்றும் பல மருந்து-எதிர்ப்பு பாக்டீரியாக்களுக்கு எதிராக சாத்தியமான மருந்துகளை வழங்கியுள்ளது.

ஆண்டிமைக்ரோபியல் செயல்பாட்டுடன் தொடர்புடைய இரசாயன கட்டமைப்புகளை அடையாளம் காண கற்றுக்கொள்ளக்கூடிய ஆழமான கற்றல் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி இந்த கலவைகள் அடையாளம் காணப்பட்டன. இந்த மாதிரிகள் பின்னர் மில்லியன் கணக்கான பிற சேர்மங்களைப் பிரித்து, வலுவான ஆண்டிமைக்ரோபியல் செயல்பாட்டைக் கொண்டிருக்கும் கணிப்புகளை உருவாக்குகின்றன.

“இந்த ஆய்வில் நாங்கள் செய்யத் திட்டமிட்டது கருப்புப் பெட்டியைத் திறப்பதுதான்” என்று வோங் கூறுகிறார். “இந்த மாதிரிகள் நரம்பியல் இணைப்புகளைப் பிரதிபலிக்கும் மிகப் பெரிய எண்ணிக்கையிலான கணக்கீடுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் பேட்டைக்கு அடியில் என்ன நடக்கிறது என்பது யாருக்கும் தெரியாது.”

முதலில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணிசமாக விரிவாக்கப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகளைப் பயன்படுத்தி ஆழமான கற்றல் மாதிரியைப் பயிற்றுவித்தனர். MRSA க்கு எதிரான ஆண்டிபயாடிக் செயல்பாட்டிற்காக சுமார் 39,000 சேர்மங்களைச் சோதித்து இந்தப் பயிற்சித் தரவை உருவாக்கினர், பின்னர் இந்தத் தரவையும் சேர்மங்களின் வேதியியல் கட்டமைப்புகள் பற்றிய தகவலையும் மாதிரியில் அளித்தனர்.

“நீங்கள் அடிப்படையில் எந்தவொரு மூலக்கூறையும் ஒரு வேதியியல் கட்டமைப்பாக பிரதிநிதித்துவப்படுத்தலாம், மேலும் அந்த வேதியியல் அமைப்பு பாக்டீரியா எதிர்ப்பு அல்லது இல்லையா என்பதை நீங்கள் மாதிரி சொல்லுங்கள்” என்று வோங் கூறுகிறார். “இது போன்ற பல எடுத்துக்காட்டுகளில் மாடல் பயிற்சியளிக்கப்பட்டுள்ளது. நீங்கள் அதற்கு ஏதேனும் புதிய மூலக்கூறை, அணுக்கள் மற்றும் பிணைப்புகளின் புதிய ஏற்பாட்டைக் கொடுத்தால், அந்த கலவை பாக்டீரியா எதிர்ப்பு என்று கணிக்கப்படும் நிகழ்தகவை அது உங்களுக்குக் கூறலாம்.

மாதிரி அதன் கணிப்புகளை எவ்வாறு உருவாக்குகிறது என்பதைக் கண்டுபிடிக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மான்டே கார்லோ ட்ரீ சர்ச் எனப்படும் அல்காரிதத்தைத் தழுவினர், இது ஆல்பாகோ போன்ற பிற ஆழமான கற்றல் மாதிரிகளை மேலும் விளக்குவதற்கு உதவும். இந்த தேடல் அல்காரிதம் மாதிரியானது ஒவ்வொரு மூலக்கூறின் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிச் செயல்பாட்டின் மதிப்பீட்டை மட்டும் உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.

வேட்பாளர் மருந்துகளின் தொகுப்பை மேலும் குறைக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மூன்று வெவ்வேறு வகையான மனித உயிரணுக்களுக்கு கலவைகள் நச்சுத்தன்மையுள்ளதா என்பதைக் கணிக்க மூன்று கூடுதல் ஆழமான கற்றல் மாதிரிகளுக்கு பயிற்சி அளித்தனர். ஆண்டிமைக்ரோபியல் செயல்பாட்டின் கணிப்புகளுடன் இந்தத் தகவலை இணைப்பதன் மூலம், மனித உடலில் குறைந்தபட்ச பாதகமான விளைவுகளை ஏற்படுத்தும் போது நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லக்கூடிய கலவைகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்தனர்.

இந்த மாதிரிகளின் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுமார் 12 மில்லியன் கலவைகளைத் திரையிட்டனர், இவை அனைத்தும் வணிக ரீதியாக கிடைக்கின்றன. இந்தத் தொகுப்பிலிருந்து, MRSA க்கு எதிராக செயல்படும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ள மூலக்கூறுகளுக்குள் உள்ள வேதியியல் உட்கட்டமைப்புகளின் அடிப்படையில் ஐந்து வெவ்வேறு வகுப்புகளின் கலவைகளை மாதிரிகள் அடையாளம் கண்டுள்ளன.

இரண்டு மவுஸ் மாடல்களில், MRSA தோல் நோய்த்தொற்றில் ஒன்று மற்றும் MRSA முறையான தொற்றுகளில் ஒன்று, அந்த கலவைகள் ஒவ்வொன்றும் MRSA மக்கள்தொகையை 10 மடங்கு குறைத்தது.

உயிரணு சவ்வுகள் முழுவதும் மின் வேதியியல் சாய்வை பராமரிக்கும் திறனை சீர்குலைப்பதன் மூலம் கலவைகள் பாக்டீரியாவைக் கொல்லும் என்று சோதனைகள் வெளிப்படுத்தின. ஏடிபி (செல்கள் ஆற்றலைச் சேமிக்கப் பயன்படுத்தும் மூலக்கூறுகள்) உற்பத்தி செய்யும் திறன் உட்பட பல முக்கியமான செல் செயல்பாடுகளுக்கு இந்த சாய்வு தேவைப்படுகிறது. 2020 ஆம் ஆண்டில் காலின்ஸின் ஆய்வகத்தைக் கண்டுபிடித்த ஒரு ஆண்டிபயாடிக் வேட்பாளர், ஹாலிசின், இதேபோன்ற பொறிமுறையால் செயல்படுவதாகத் தோன்றுகிறது, ஆனால் இது கிராம்-எதிர்மறை பாக்டீரியாக்களுக்கு (மெல்லிய செல் சுவர்களைக் கொண்ட பாக்டீரியா) குறிப்பிட்டது. MRSA ஒரு கிராம்-பாசிட்டிவ் பாக்டீரியம், தடிமனான செல் சுவர்கள்.

“பாக்டீரியாவில் உள்ள புரோட்டான் உந்து சக்தியைத் தேர்ந்தெடுத்து சிதறடிப்பதன் மூலம் இந்த புதிய கட்டமைப்பு வகுப்பு கிராம்-பாசிட்டிவ் நோய்க்கிருமிகளுக்கு எதிராக செயலில் உள்ளது என்பதற்கு எங்களிடம் வலுவான சான்றுகள் உள்ளன” என்று வோங் கூறுகிறார். “மூலக்கூறுகள் மனித உயிரணு சவ்வுகளில் கணிசமான சேதத்தை ஏற்படுத்தாத வகையில், பாக்டீரியா உயிரணு சவ்வுகளைத் தேர்ந்தெடுத்து தாக்குகின்றன. எங்களின் ஆழமான கற்றல் அணுகுமுறையானது, இந்த புதிய கட்டமைப்பு வகை நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளைக் கணிக்க எங்களுக்கு அனுமதித்தது மற்றும் இது மனித உயிரணுக்களுக்கு எதிராக நச்சுத்தன்மையற்றது என்பதைக் கண்டறிய உதவியது.

ஆண்டிபயாடிக்ஸ்-AI திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக காலின்ஸ் மற்றும் பிறரால் தொடங்கப்பட்ட இலாப நோக்கற்ற நிறுவனமான ஃபேர் பயோவுடன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளைப் பகிர்ந்துள்ளனர். இந்தச் சேர்மங்களின் இரசாயன பண்புகள் மற்றும் சாத்தியமான மருத்துவப் பயன்பாடு பற்றிய விரிவான பகுப்பாய்வை இப்போது இலாப நோக்கற்ற நிறுவனம் திட்டமிட்டுள்ளது. இதற்கிடையில், புதிய ஆய்வின் கண்டுபிடிப்புகளின் அடிப்படையில் கூடுதல் மருந்து வேட்பாளர்களை வடிவமைப்பதில் காலின்ஸ் ஆய்வகம் செயல்படுகிறது, மேலும் மற்ற வகை பாக்டீரியாக்களைக் கொல்லக்கூடிய கலவைகளைத் தேட மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

“நாங்கள் டி நோவோ கலவைகளை வடிவமைக்க வேதியியல் உட்கட்டமைப்புகளின் அடிப்படையில் இதேபோன்ற அணுகுமுறைகளை ஏற்கனவே பயன்படுத்தி வருகிறோம், நிச்சயமாக, வெவ்வேறு நோய்க்கிருமிகளுக்கு எதிராக புதிய வகை நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளைக் கண்டறிய இந்த அணுகுமுறையை நாங்கள் உடனடியாகப் பின்பற்றலாம்” என்று வோங் கூறுகிறார்.

எம்ஐடி, ஹார்வர்ட் மற்றும் பிராட் இன்ஸ்டிடியூட் ஆகியவற்றுடன், பேப்பரின் பங்களிப்பு நிறுவனங்கள் ஒருங்கிணைந்த பயோசயின்சஸ், இன்க்., உயிரியல் ரீதியாக ஈர்க்கப்பட்ட பொறியியலுக்கான வைஸ் நிறுவனம் மற்றும் ஜெர்மனியின் டிரெஸ்டனில் உள்ள லீப்னிஸ் பாலிமர் ஆராய்ச்சி நிறுவனம்.

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *