پیش بینی جهش های احتمالی ویروس کرونا به کمک هوش مصنوعی

به گزارش سیناپرس، تیم تحقیقاتی دانشکده مهندسی ویتربی (Viterbi) دانشگاه کالیفرنیای جنوبی با استفاده از هوش مصنوعی روشی را برای سرعت بخشیدن به تجزیه و تحلیل واکسن ها و شروع بهترین روش درمانی پیشگیری بالقوه ایجاد کردند.

این روش به راحتی قادر به تجزیه و تحلیل جهش های احتمالی ویروس است و از این طریق می توان به سرعت اطمینان حاصل کرد که بهترین واکسن های ممکن برای پیشگیری از ابتلا به این بیماری، کدام واکسن ها هستند. این مدل یادگیری ماشینی می تواند چرخه های طراحی واکسن را که یک ماه یا چند سال به طول می انجامد، طی چند ثانیه یا چند دقیقه انجام دهد.

پل بوگدان (Paul Bogdan)، دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر دانشکده مهندسی ویتربی در این رابطه گفت: «این چارچوب هوش مصنوعی که در مورد مشخصات ویروس اعمال می شود، می تواند کاندیداهای واکسن را در عرض چند ثانیه فراهم کرده و آنها را سریعاً به آزمایش های بالینی منتقل کند تا به درمان های پیشگیرانه پزشکی بدون به خطر انداختن ایمنی کمک کند. علاوه بر این، روش مذکور به ما کمک می کند تا از رخداد جهش ژنتیکی این ویروس در سراسر جهان جلوتر باشیم و آنها را زودتر  شناسایی کنیم.» 

در این مطالعه، زمانی که ویروس کرونا سارس ۲، عامل بیماری کووید ۱۹ به کارگرفته شد، مدل رایانه ای به سرعت ۹۵ درصد از ترکیباتی را که احتمالاً عامل بیماری زا بودند، از بین برد و بهترین گزینه ها را مشخص کرد. به گزارش سیناپرس، در ضمن این روش با کمک هوش مصنوعی، ۲۶ واکسن احتمالی را که علیه ویروس کرونا کار می کنند، پیش بینی کرد.

علاوه بر این، مهندسان می توانند در کمتر از یک دقیقه واکسن چند اپی توپ جدید برای ویروس جدید بسازند و کیفیت آن را در عرض یک ساعت تأیید کنند. در حالی که، فرایندهای فعلی برای کنترل ویروس نیاز به رشد پاتوژن در آزمایشگاه، غیرفعال کردن آن و تزریق ویروسی که عامل بیماری است، دارند. این فرآیند زمان بر است و بیش از یک سال به طول می انجامد که با این شرایط، بیماری در حال گسترش و آسیب رساندن به انسان ها است، منطقی نبوده و منجر به افزایش تلفات انسانی می شود. 

لازم به توضیح است که این روش به ویژه در این مرحله از همه گیری بسیار مفید خواهد بود زیرا ویروس کرونا شروع به جهش در جمعیت های سراسر جهان می کند. برخی از دانشمندان نگران هستند که این جهش های ویروس کرونا اثر بخشی واکسن های فایزر و مدرنا را که در حال حاضر به عنوان قوی ترین واکسن موجود، توزیع و تزریق می شود به حداقل برساند. 

به نظر می رسد انواع اخیر ویروس کووید ۱۹ که در انگلستان، آفریقای جنوبی و برزیل ظهور پیدا کرده اند به راحتی و به سرعت گسترش می یابد که به گفته دانشمندان منجر به مبتلایان بیشتر، افزایش موارد بستری در بیمارستان ها و مرگ و میر می شود.به گزارش سیناپرس، اما بوگدان اعلام کرد که اگر ویروس کرونای سارس ۲، عامل کووید ۱۹ توسط واکسن های کنونی غیرقابل کنترل شود یا اگر برای مقابله با ویروس های در حال ظهور دیگر، به واکسن های جدیدی نیاز باشد، می توان از روش ابداعی محققان دانشکده مهندسی ویتربی به کمک هوش مصنوعی برای طراحی سریع سایر مکانیسم های پیشگیری استفاده کرد.

آنها فقط از یک اپی توپ سلول B و یک اپی توپ سلول T استفاده کرده اند، در حالی که استفاده از یک مجموعه داده بزرگتر و ترکیبات بیشتر ممکن است یک ابزار طراحی واکسن جامع تر و سریع تر را ایجاد کند. این مطالعه تخمین می زند که این روش می تواند پیش بینی های دقیق را با بیش از ۷۰۰ هزار پروتئین مختلف در مجموعه داده انجام دهد.
بوگدان گفت: «چارچوب پیشنهادی طراحی واکسن می تواند با سه جهش که بیشتر مشاهده می شود، مقابله کند و برای مقابله با جهش های ناشناخته دیگر به طور بالقوه توسعه یابد.»
داده های خام این تحقیق از یک پایگاه داده بیوانفورماتیک غول پیکر به نام «پایگاه داده اپی توپ ایمنی» (IEDB) به دست می آید که در آن دانشمندان در سراسر جهان، داده هایی را درباره ویروس کرونا و بیماری های دیگر، جمع آوری می کنند.

پایگاه داده اپی توپ ایمنی بیش از ۶۰۰ هزار اپی توپ شناخته شده از حدود سه هزار و ۶۰۰ گونه مختلف، همراه با ویروس پاتوژن منبع، مخزن مکمل اطلاعات مربوط به ویروس های بیماریزا است. توالی ژنوم و پروتئین اسپایک کرونا سارس ۲ از مرکز ملی اطلاعات بیوتکنیک حاصل می شود. گفتنی است بیماری همه گیر کووید ۱۹ تا کنون بیش از ۸۷ میلیون نفر را مبتلا کرده و جان بیش از ۱/۸۸ میلیون نفر را در سراسر جهان گرفته است. 

مترجم: فاطمه کردی

No tags for this post.