هوش مصنوعی به جنگ کرونا می‌رود!

کد مطلب: ۹۹۰۷۰۳۰۶
بیماری کرونا این روزها به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. تیم‌های زیادی از محققین در نقاط مختلف دنیا در حال تحقیق و پژوهش بر روی این بیماری هستند. متاسفانه تا کنون دارو یا واکسن موثری برای کرونا کشف نشده است. به همین دلیل بیشتر سعی پزشکان در کنترل علائم بیماران است. هوش مصنوعی ممکن است بتواند با بررسی بیماران آلوده به این ویروس، ساختار داروها یا پپتیدهایی را پیش‌بینی کند که اختصاصی‌تر عمل کنند. اخیرا چندین شرکت بر روی استفاده از هوش مصنوعی برای غربالگری داروهای موجود برای درمان بیماری کرونا سرمایه‌گذاری کرده‌اند.

کرونا چیست؟

کرونا ویروس؛ مهمان ناخوانده این روزهای جامعه جهانی که دنیا را دگرگون ساخته است.
این ویروس‌ها خانواده بزرگی از ویروس‌ها هستند که می‌توانند عامل بیماری‌زا در حیوانات و انسان باشند. ویروس‌های متعددی از این خانواده در انسان عفونت‌های تنفسی نظیر سرماخوردگی معمول، MERS و SARS ایجاد می‌کنند. ویروس SARS-CoV-2 که عامل بیماری COVID-19 است، نخستین بار در دسامبر سال ۲۰۱۹ در شهر ووهان چین شناسایی شد. پس از انتشار این ویروس به بسیاری از کشورهای جهان، سازمان جهانی بهداشت (WHO) در مارس ۲۰۲۰، کرونا را یک پاندمی جهانی اعلام کرد.
کرونا بیماری جدیدی است که بسیاری از ابعاد آن برای بشر ناشناخته است.
محققین سراسر دنیا در حال تحقیق و بررسی بر روی ویروس کرونا هستند و یافته‌ها درباره این ویروس در حال به روزرسانی است. در شرایط کنونی بهترین راهکار حفظ بهداشت فردی، فاصله گذاری اجتماعی و عمل به توصیه‌های ایمنی است.

در هنام بخوانید: کرونا چیست؟! این بیماری مرموز را بیشتر بشناسید!

هوش مصنوعی در کشف دارو برای کرونا

پیشگامان هوش مصنوعی در دهه ۱۹۵۰، ماشین‌هایی را پیش‌بینی می‌کردند که می‌توانستند مانند انسان‌ها حس کنند، تعقل کنند و فکر کنند. رشد سریع قدرت محاسباتی و ذخیره اطلاعات، حجم وسیع داده ها و توسعه الگوریتم‌های خاص، منجر به پیشرفت‌های چشمگیری در این تکنولوژی شده است. هوش مصنوعی با استخراج الگوها و شواهد پنهان از داده‌های زیست پزشکی، انقلابی در کشف دارو ایجاد کرده است. در حال حاضر تعدادی از شرکت‌های دارویی و شرکت‌های نوپا از این تکنولوژی برای کشف و توسعه دارو استفاده می‌کنند. به عنوان مثال پلتفرم سلامت واتسون IBM به جست و جوی داروها از طریق حجم زیادی از داده‌های متنی، از جمله داده‌های آزمایشگاهی، گزارش‌های بالینی و مقالات علمی می‌پردازد.

کشف داروی جدید یا تغییر هدف داروی موجود؟

یکی از نخستین اقدامات برای کشف درمان در چالش‌هایی نظیر بیماری کرونا، یافتن کاربردهای جدید برای داروهای موجود است. این روش به دلیل کاهش زمان و هزینه لازم در فرآیند توسعه دارو، با استقبال بسیاری روبرو شده است. در عصر کنونی و با توجه به حجم وسیع داده‌ها، هوش مصنوعی و علوم شبکه‌ای از قابلیت‌های پیشرفته علوم تجزیه و تحلیل داده‌ها برای برای تعریف بیماری، دارو، درمان و شناسایی اهداف با کمترین خطا استفاده می‌کنند.

در این مقاله، بر روی فناوری‌های هوش مصنوعی در حوزه خاص در حوزه تغییر هدف دارو تمرکز می‌کنیم.
این روش راه حل‌های سریع و مقرون به صرفه‌ای برای کشف درمان مناسب ارائه می‌دهد. این مزایا به ویژه در بیماری همه گیر جهانی COVID-19 ناشی کرونا ویروس(SARS-CoV-2) ، بسیار مفید است. زیرا کشف داروی de-novo برای کرونا تقریباً غیرقابل انجام است. بنابراین همه‌گیری فرصت مناسبی برای معرفی الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی برای تغییر هدف دارو فراهم ساخته است. مطالعه‌ای در ۲۰۱۵ نشان داد شرکت‌های آمریکایی بطور متوسط ۲.۶ میلیارد دلار برای توسعه یک داروی شیمیایی جدید هزینه می‌کنند. این هزینه بالا به دلیل تعداد زیاد ترکیبات در مراحل پیش‌بالینی و درصد بالای آزمایشاتی است که مزایای بالینی ندارند.
از این رو استفاده از داروهای موجود می‌تواند به کاهش هزینه، بهبود اثربخشی و کاهش عوارض جانبی کمک کند.

در هنام بخوانید: نانو بادی و درمان کرونا؛ آیا معجزه ای در راه است؟

هوش مصنوعی در درمان کرونا:

هوش مصنوعی می‌تواند در این موارد موثر واقع شود:

• استفاده از هوش مصنوعی برای کشف دارو
• هوش مصنوعی برای تعدیل و شناسایی هدف دارویی
• استفاده هوش مصنوعی از پپتیدهای ساخته شده در بدن بیمار

مطالعات بالینی متعددی بر روی تغییر هدف دارو به منظور درمان بیماری کرونا در حال انجام است. این ترکیبات شامل داروهای ضد ویروس و داروهای موثر بر سلول میزبان هستند. هم اکنون چندین شرکت از هوش مصنوعی برای شناسایی و غربالگری داروهای موجود برای درمان کرونا استفاده می‌کنند. این شرکت‌ها به طور کلی در دو حوزه فعالیت می‌کنند: تغییر هدف داروهای موجود و طراحی داروهای جدید.

تغییر هدف داروهای موجود:

استارتاپ Benevolent AI:

این استارتاپ ۲۹۲ میلیون‌دلار سرمایه برای تحقیق بر روی درمان کرونا با کمک هوش مصنوعی جذب کرده است.
استارتاپ انگلیسی Benevolent AI در حوزه کشف داروهای جدید و تغییر هدف دارو با استفاده از هوش مصنوعی فعالیت می‌کند. این استارتاپ موفق شده است ۶ داروی احتمالی برای کرونا از جمله Baricitinib را شناسایی کند. این دارو در فوریه ۲۰۲۰ با کمک الگوریتم‌های هوش مصنوعی به عنوان درمان بالقوه برای جلوگیری از عفونت ویروسی شناسایی شد. بعد از آن در ماه آپریل شرکت Eli Lilly که تولید کننده این دارو است، اعلام کرد Baricitinib در یک مطالعه بالینی با همکاری موسسه ملی آلرژی و عفونی آمریکا مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ۱۴ سپتامبر داده‌های تاثیر مثبت مصرف Baricitinib در کنار Remdesivir در کاهش زمان بهبودی بیماران بستری کرونا منتشر شد.

شرکت Innoplexus:

این شرکت هندی ـ آلمانی موفق به شناسایی سه روش درمانی ترکیبی برای کرونا با استفاده از هوش مصنوعی شد.
این ترکیبات در حال حاضر در مرحله اعتبار سنجی در محیط آزمایشگاه و داخل بدن هستند. این درمان‌های ترکیبی شامل: ۱- ترکیب کلروکین و Tocilizumab 2- ترکیب کلروکین و Remdesivir 3- ترکیب هیدروکسی‌کلروکین و Clarithromycin یا Plerixafor هستند.

طراحی داروهای جدید:

شرکت Insilico Medicine:

این شرکت در هنگ‌کنگ واقع شده است.
شرکت Insilico Medicine توانسته است با استفاده از هوش مصنوعی هفت مولکول دارای اثرات مثبت علیه کرونا را شناسایی کند. این شرکت در حال حاضر دو مولکول را برای انجام آزمایشات سنتز کرده است.

استارتاپ Exscientia:

این استارتاپ انگلیسی با همکاری Diamond Light Source، ۱۵ هزار مولکول اثبات شده بالینی را بررسی کرده است. استارتاپ  Exscientia مطالعه‌ای تحت عنوان مکانیسم عملکرد ویروس کرونا از طریق مدل‌سازی داده‌ها با کمک هوش مصنوعی را سرپرستی می‌کند.

هوش مصنوعی در شخصی سازی درمان کرونا:

پیشرفت در علوم فارماکوژنتیک و فارماکوژنومیک نشان داد درمان افراد بر اساس پروفایل ژنتیکی آنان، باعث بهبود فرآیند درمان می‌شود. این فرضیه موفقیت اولیه را در برخی بیماری‌ها از جمله سرطان به دست آورده است. پاسخگویی به دارو تحت تأثیر عوامل ژنتیکی، اپی ژنتیکی و محیطی است. بیماری کرونا در افراد مختلف بسیار متفاوت ظاهر می‌شود.
این بیماری در بعضی افراد کاملا بی‌علامت بوده و در برخی به شکل شدید و کشنده خود را نشان می‌دهد.

یک فرضیه احتمالی این است که ژنتیک انسانی ممکن است خصوصیات بالینی و پاسخ‌های دارویی به کرونا را تعیین کند. به عنوان مثال حدود ۸۱ هزار ژنوم و اگزوم از جمعیت انسانی با کمک هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل شد. این بررسی نشان داد هیدروکسی‌کلروکین یا کلروکین بر روی بیمارانی موثر هستند که فاقد ژن TMPRSS2 باشند. هوش مصنوعی می‌تواند با تلفیق منحصر به فرد پروفایل‌های ژنومیک، ترانسکریپتومیک و پروتئومیک افراد، سرعت این فرآیند را افزایش دهد.

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

هوش مصنوعی در کشف واکسن کرونا:

دانشکده بهداشت عمومی هاروارد و پروژه واکسن‌های انسانی در طرح ایمنی‌سازی انسان همکاری می‌کنند.
این دو قصد دارند از هوش مصنوعی برای تسریع فرآیند تولید واکسن بر علیه کرونا استفاده کنند.
این طرح با هدف استفاده مناسب از تکنیک‌های پیشرفته در اپیدمیولوژی، نظارت بر ایمنی، زیست شناسی شبکه، هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی برای توضیح ایمنی موثر در جمعیت پیر، و استفاده از این داده‌ها برای سرعت بخشیدن به تولید واکسن موفق و درمانی انجام خواهد شد.

منابع:

• Sciencedirect
• Thelancet
• Benevolent