هوش مصنوعی در بیوتکنولوژی چه می‌کند؟

هوش مصنوعی در بیوتکنولوژی چه می‌کند؟

کد مطلب: ۹۹۰۷۰۲۰۶
هوش مصنوعی با قدرت بی نظیر خود در پردازش حجم وسیع داده‌ها توانسته است جایگاه خود را در بسیاری از زمینه‌ها پیدا کند. بیوتکنولوژی دارویی نیز از این امر مستثنی نیست. استفاده از هوش مصنوعی باعث شده تا تجزیه و تحلیل داده‌ها با سرعت و دقت بیشتری انجام شود. بیوتکنولوژی را می‌توان به چند شاخه مانند بیوتکنولوژی کشاورزی، بیوتکنولوژی پزشکی، بیوتکنولوژی حیوانات، بیوتکنولوژی صنعتی و بیوانفورماتیک تقسیم کرد. هوش مصنوعی در هر یک از این شاخه‌ها کاربردهای مختلفی دارد.
هوش مصنوعی و بیوتکنولوژی هر دو امروزه در یک مسیر رشد نمایی قرار دارند؛ کنار هم قرار گرفتن این دو علم می‌تواند منجر به پیشرفت‌های بسیار بزرگی شود.
برخی کاربردهای هوش مصنوعی در بیوتکنولوژی دارویی عبارتند از: کشف دارو و مطالعات بالینی، تشخیص بیماری، رادیوتراپی و رادیولوژی، داروسازی شخصی سازی شده، دستکاری ژنتیکی و … .

برای آشنایی بیشتر با این کاربردها با تیم تحلیلی دارو و سلامت شتابدهنده هنام تا پایان این مقاله همراه باشید!

بیوتکنولوژی چیست؟

بیوتکنولوژی و هوش مصنوعی

بیوتکنولوژی فناوری است که با استفاده از سیستم‌های بیولوژیکی، موجودات زنده یا بخش‌هایی از آن‌ها به تولید محصولات متنوعی می‌پردازد. به عنوان مثال تهیه و پخت نان با استفاده از مخمر، نمونه‌ای از یک فرآیند بیولوژیکی ساده است. در گذشته از موجودات زنده به شکل طبیعی خود استفاده می‌شد. امروزه بیوتکنولوژی در بسیاری موارد سیستم بیولوژیکی موجود زنده را به منظور بازدهی بیشتر، اصلاح می‌کند.

با پیشرفت مهندسی ژنتیک در دهه ۱۹۷۰، تحقیقات در زمینه بیوتکنولوژی و شاخه‌های مرتبط با آن به سرعت افزایش یافت. این علم به دانشمندان امکان دستکاری در ماده ژنتیکی موجود زنده (DNA) را می‌داد.
امروزه بیوتکنولوژی در بسیاری رشته‌های مختلف وارد شده و زمینه را برای تولید محصولات و فناوری‌های جدید فراهم ساخته است. به عنوان مثال در پزشکی (کشف داروها و درمان جدید)، کشاورزی (اصلاح ژنتیکی گیاهان و سوخت‌های گیاهی) و صنعت (تولید مواد شیمیایی، کاغذ و مواد غذایی)، بیوتکنولوژی پیشرفت‌های چشمگیری داشته است.

در هنام بخوانید: مقدمه‌ بر دانشی که آینده را به چنگ می‌آورد، بیوتکنولوژی!

بیوتکنولوژی دارویی

بیوتکنولوژی دارویی از سلول‌های زنده برای تولید داروها و آنتی بیوتیک‌ها در جهت بهبود سلامت انسان استفاده می‌کند. مطالعه DNA و دستکاری ژنتیکی سلول‌ها به منظور افزایش تولید ماده مورد نظر از دیگر فعالیت‌های بیوتکنولوژی دارویی است. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به طور گسترده در کشف داروها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
هوش مصنوعی و بیوتکنولوژی هر دو در یک مسیر رشد نمایی قرار دارند. این امر امکان پیشرفت‌های بسیار بزرگی را فراهم می‌سازد. تحولات در علم بیوتکنولوژی بسیار سریع اتفاق می‌افتند. هزینه رمزگشایی ژنوم انسان از  سه میلیارد دلار در سال ۲۰۰۱ به حدود هزار دلار رسیده است. فرآیندی که دو سال پیش ماه‌ها به طول می‌انجامید، اکنون در کمتر از یک ساعت قابل انجام است.
هوش مصنوعی کاربردهای متعددی در بیوتکنولوژی دارویی دارد؛ از جمله: کشف دارو و مطالعات بالینی، تشخیص بیماری، رادیوتراپی و رادیولوژی، داروسازی شخصی سازی شده، دستکاری ژنتیکی و … .

هوش مصنوعی در کشف دارو:

بدون شک یکی از هیجان انگیزترین پیشرفت‌های بیوتکنولوژی با کمک هوش مصنوعی، در حوزه کشف دارو بوده است. در حال حاضر کشف هر دارو به طور متوسط به ۱۲ سال زمان و ۲.۵ میلیارد دلار هزینه نیاز دارد. همین امر این فرآیند را دچار مشکل می‌سازد. هوش مصنوعی می‌تواند با تجزیه و تحلیل داده‌های موجود درباره بیماران، فعل و انفعالات شیمیایی مواد در بدن را شبیه سازی کند. بیشتر کاربردهای هوش مصنوعی در این حوزه حول سه محور اساسی است: استفاده از داده‌های بیماران، طراحی مطالعات بالینی و بهینه سازی آن.
یکی دیگر از حوزه‌های مهم فعالیت شرکت‌های بیوتکنولوژی، ساخت داروهای شخصی سازی شده است. این داروها می‌توانند به کاهش عوارض جانبی و ایجاد نتایج بهتر در بیمار کمک کنند. هوش مصنوعی با کاهش هزینه لازم برای تعیین توالی ژنوم و تجزیه و تحلیل داده‌های بیماران، امکان تولید داروهای شخصی سازی شده را فراهم می‌سازد.

بیوتکنولوژی و هوش مصنوعی

تشخیص با کمک هوش مصنوعی :

تست‌های تشخیصی معمولا یکبار انجام شده و به ندرت بروزرسانی می‌شوند. به همین دلیل امکان بروز خطا در این تست‌ها وجود دارد. گاهی نتایج واقعی و صحیح این آزمایشات زمانی مشخص می‌شود که فرصت‌های بهبودی از دست رفته‌اند. هوش مصنوعی می‌تواند باعث افزایش دقت و سرعت این تست‌ها شود. این تکنولوژی به خصوص در مناطقی که دسترسی کمی به مراقبت‌های پزشکی وجود دارد می‌تواند منجر به کاهش فشار بر روی متخصصین شود. هم‌چنین اطلاعات جمع آوری شده از بیماران می‌تواند در آینده برای تشخیص و درمان بهتر بیماری‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

بیشترین کاربرد هوش مصنوعی برای تشخیص بیماری‌ها در حوزه تجزیه و تحلیل ژنتیکی است. استارتاپ Sophia Genetics یک نمونه موفق در این حوزه است. این استارتاپ سوئیسی در سال ۲۰۱۱ تاسیس شد. Sophia Genetics پس از گرفتن بیوپسی یا نمونه خون بیمار، با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی خود آن را تجزیه و تحلیل می‌کند. یکی از مهم‌ترین مزایای این استارتاپ کوتاه کردن زمان لازم برای آنالیز نمونه از چندین ماه به چند روز است. استفاده از هوش مصنوعی در این سیستم در بلند مدت این امکان را فراهم می‌سازد تا با هر بار وارد شدن داده‌ها و تکرار آزمایش، دقت و صحت این الگوریتم‌ها افزایش یابد.

در هنام بخوانید: بزرگان صنعت دارویی دنیا با هوش مصنوعی چه می‌کنند؟

هوش مصنوعی، دستیار آزمایشگاهی:

در آزمایشگاه کارهای خسته کننده و روتینی مانند طراحی سازه‌های ویرایش ژن و یا تجزیه و تحلیل داده‌ها هر روز در حال انجام است. این وظایف می‌توانند به مرور به تکنولوژی هوش مصنوعی واگذار شوند. شرکت Desktop Genetics، یک شرکت فعال در زمینه بیوتکنولوژی است. این شرکت با طراحی پلتفرمی با کمک هوش مصنوعی، به ویرایش ژنی با استفاده از توالی CRISPR در ژنوم می‌پردازد. هوش مصنوعی در آزمایشگاه بسیاری وظایف را انجام می‌دهد؛ از انتخاب مولکول‌های sgRNA مناسب تا تجزیه و تحلیل داده‌های آزمایش. قدرت بالای هوش مصنوعی در دسته‌بندی و پردازش داده‌های ژنتیکی باعث می‌شود کارهای آزمایشگاهی سریع‌تر و موثرتر انجام شوند. این امر به خصوص برای افرادی که آشنایی زیادی با کار با سیستم‌های آزمایشگاهی ندارند، بسیار مفید است. در مجموع می‌توان هوش مصنوعی را یک دستیار آزمایشگاهی بسیار حرفه‌ای دانست که باعث انجام بهتر و سریع‌تر کارها در کنار کاهش هزینه‌ها در بلند مدت خواهد شد.

در ادامه چند مورد از استارتاپ ها و کسب و کارهای هوش مصنوعی فعال در بیوتکنولوژی را بررسی می‌کنیم.

استارتاپ هوش مصنوعی AiCure:

استارتاپ هوش مصنوعی و بیوتکنولوژی - 3

یکی از مهم‌ترین عوامل شکست مطالعات بالینی، عدم مصرف یا مصرف نادرست داروی مورد نظر توسط بیماران است. استارتاپ AiCure با طراحی یک اپلیکیشن با استفاده از هوش مصنوعی، این مشکل را حل کرده است. بیمار باید در هنگام مصرف دارو بعد از ورود به اپلیکیشن، گوشی را مقابل صورت خود بگیرد. دهان خود را باز کرده، قرص را در آن قرار داده و ببلعد. سپس بیمار مجددا دهان خود را باز می‌کند تا اپلیکیشن مطمئن شود که دارو بلعیده شده است. به این ترتیب هوش مصنوعی باعث افزایش درصد موفقیت در مطالعات بالینی و کاهش هدر رفت منابع مالی می‌شود.

استارتاپ هوش مصنوعی SOPHiA Genetics:

استارتاپ SOPHiA Genetics با استفاده از هوش مصنوعی، داده‌های ژنتیکی افراد را جمع آوری و تجزیه و تحلیل می‌کند. SOPHiA این اطلاعات را از بیمارستان‌ها و مراکز تحقیقاتی در سراسر دنیا گردآوری می‌کند. این استارتاپ تا کنون داده‌های ژنتیکی ۱۵۰ هزار بیمار را آنالیز کرده و هر ماه نیز هزاران داده جدید را تجزیه و تحلیل می‌کند. در تعیین توالی ژنی، دقت از اهمیت بالایی برخوردار است و یک اشتباه کوچک می‌تواند نتایج را به شدت تحت تاثیر قرار دهد یکی از مهم‌ترین مزایای این استارتاپ نسبت به استارتاپ های مشابه، ورود مداوم داده‌های جدید است که دقت نتایج را افزایش می‌دهد..

شرکت IBM Watson:

شرکت واتسون - 4

به طور سنتی محققین مولکول‌های بالقوه دارویی را با استفاده از دانش خود درباره بیماری‌ها و بیولوژی بدن شناسایی می‌کنند. با این وجود مغز انسان بعد از سال‌ها مطالعه، تنها قادر است اطلاعات محدودی را ذخیره و پردازش کند. بروز بودن علم همزمان با پیشرفت‌های کنونی، یکی از مسائلی است که دانشمندان حوزه بیوتکنولوژی با آن روبرو هستند. خوشبختانه پردازش داده‌های وسیع یکی از حیطه‌هایی است که تکنولوژی AI در آن بسیار توانمند ظاهر شده است. شرکت واتسون از هوش مصنوعی برای رسیدن به این اهداف استفاده می‌کند. واتسون مجموعه‌ داده‌ها را از منابع مختلفی مانند مقالات علمی، اختراعات جدید، مطالعات بالینی و گزارشات آزمایشگاهی جمع آوری می‌کند. هوش مصنوعی در این کمپانی با درک اصطلاحات علمی و استفاده از پردازش زبان طبیعی، به کشف ارتباطات جدید بین بیماری‌ها و مولکول‌های بالقوه دارویی می‌پردازد.

در هنام بخوانید: استارتاپ‌های هوش مصنوعی به دنبال راه نوین کشف دارو

هوش مصنوعی تقریبا در همه جنبه‌های زندگی ما کم و بیش وارد شده است.
یکی از صنایعی که به خوبی توانسته از این تکنولوژی استفاده کند، صنعت بیوتکنولوژی است.
بر اساس تخمین صورت گرفته، هوش مصنوعی تا سال ۲۰۳۰ سهمی در حدود ۱۵.۷ تریلیون دلار در صنایع مختلف خواهد داشت. این امر نشان‌دهنده پتانسیل بالای این تکنولوژی برای ورود بیشتر به صنایع مختلف از جمله بیوتکنولوژی است.

منابع:

https://www.labiotech.eu/in-depth/ai-machine-learning-biotech/https://gpuoncloud.com/applications-of-artificial-intelligence-in-biotechnology-pharmaceutical/https://sweetcode.io/exciting-uses-ai-biotech/https://www.ntnu.edu/ibt/about-us/what-is-biotechnologyhttps://medium.com/@ODSC/more-than-drug-discovery-ai-in-biotech-and-pharmaceuticals-67cf9a986ab5https://qualetics.com/role-applications-of-ai-in-biotechnology/

تبلیغات دیجی کول

ملیحه عظیمی زاده

من ملیحه عظیمی زاده هستم، دانشجوی سال سوم داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران. مدتی هست که در حوزه‌ی تولید و بازاریابی محتوا فعالیت می‌کنم و به دیجیتال مارکتینگ و سئو علاقه‌مندم.

Write a Review

پیشنهاد می‌کنیم این‌ها را هم بخوانید:

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *