ปัญญาประดิษฐ์สามารถกัดพิษงูได้
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ AI เพื่อออกแบบโปรตีนที่บอกว่าไม่รวดเร็วนักต่อพิษของงูเห่าและงูพิษอื่นๆ เป็นวิธีการพิสูจน์แนวคิดที่วันหนึ่งสามารถเสนอการรักษางูกัดแบบใหม่ได้ ในการทดลองในห้องปฏิบัติการโปรตีนแบบกำหนดเองช่วยชีวิตหนูได้หากได้รับสารพิษในปริมาณที่อันตรายถึงชีวิตนักวิจัยรายงานวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2563ธรรมชาติ-
ไมเคิล ฮัสต์ นักวิจัยด้านแอนติบอดีจากมหาวิทยาลัยเทคนิคเบราน์ชไวก์ในเยอรมนี ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยใหม่นี้กล่าวว่าโปรตีนเหล่านี้ "ทำงานได้ดีจริงๆ" “หนูรอดชีวิตมาได้ นี่คือสิ่งที่เราทุกคนต้องการ”
งานนี้แสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้งานในชีวิตจริงครั้งล่าสุดที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามคนได้รับ- ในปี 2022 นักเทคโนโลยีชีวภาพทางการแพทย์ Timothy Jenkins พบการพิมพ์ล่วงหน้าจากห้องทดลองของ David Baker นักชีวเคมีจาก University of Washington School of Medicine ในซีแอตเทิล และเป็นหนึ่งในผู้ได้รับรางวัลโนเบล พิมพ์อธิบายไว้ล่วงหน้าโปรตีนที่ออกแบบโดย AI จะเกาะติดเหมือนกาวพิเศษกับโมเลกุลเฉพาะ-
นั่นจุดประกายความคิด AI สามารถคิดการออกแบบที่ยึดและต่อต้านพิษพิษงูได้หรือไม่?
Jenkins จากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กใน Lyngby ใช้เวลาหลายปีในการพยายามพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่สำหรับงูกัด ทั่วโลก งูกัดคร่าชีวิตผู้คนไปประมาณ 100,000 คนในแต่ละปี งูพิษสามารถส่งสารพิษจากพายุหิมะได้โดยการกัด สิ่งที่อันตรายที่สุดได้แก่โมเลกุลที่เรียกว่าสารพิษสามนิ้ว ซึ่งอาจทำให้กล้ามเนื้อเป็นอัมพาต ทำให้หัวใจสงบ และความสามารถในการหายใจ ยาแก้พิษมีอยู่จริง แต่เทคโนโลยีล้าสมัยแล้ว Jenkins กล่าว “มีเงินไม่มาก ดังนั้นจึงไม่ค่อยดึงดูดนวัตกรรมมากนัก”
ปัจจุบันผู้ผลิตยาพิษงูนมเพื่อสกัดพิษของพวกมัน ซึ่ง "เหมือนกับการใช้ระเบิดมือที่มีชีวิต" เขากล่าว พิษนั้นในปริมาณเล็กน้อยจะถูกฉีดเข้าไปในม้าหรือสัตว์ใหญ่อื่นๆ ซึ่งผู้ผลิตจะทำการเก็บเกี่ยวแอนติบอดีในภายหลัง
เมื่อมอบให้กับเหยื่อที่ถูกงูกัด แอนติบอดีเหล่านี้จะจับกับสารพิษพิษและปิดตัวลง แต่การผลิตยาต้านพิษนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงค้นหาวิธีการอื่น ทางเลือกหนึ่งที่ประสบความสำเร็จเมื่อเร็วๆ นี้ก็คือการสแกนคอลเลคชันจำนวนมหาศาล-
ด้วย AI นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างโปรตีนที่กำหนดเป้าหมายสารพิษได้อย่างรวดเร็วและคุ้มต้นทุนตั้งแต่เริ่มต้น Jenkins และ Baker จับคู่กันเพื่อสร้างโปรตีนแบบกำหนดเองโดยใช้โมเดล AI กำเนิดที่เรียกว่า RFdiffusion เป็นเครื่องมือออกแบบโปรตีนฟรีที่มีความคล้ายคลึงกับ AI ที่สร้างภาพ แทนที่จะสร้างภาพสมเด็จพระสันตะปาปาในเสื้อแจ็กเก็ตปักเป้า RFdiffusion สามารถออกแบบโปรตีนให้ตรงกับโมเลกุลที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการกำหนดเป้าหมายได้
ก่อนหน้านี้ ทีมงานของเบเกอร์เคยฝึกแบบจำลองเกี่ยวกับโครงสร้างโปรตีนที่รู้จักทั้งหมดและลำดับกรดอะมิโน ซึ่งเป็นสายโครงสร้างโมเลกุลที่พับเป็นรูปร่าง 3 มิติของโปรตีน จากนั้นนักวิจัยก็แยกชิ้นส่วนรูปร่างเหล่านั้นออกด้วยคอมพิวเตอร์ นั่นสอนแบบจำลองถึงวิธีรวบรวมโปรตีนที่สมบูรณ์จากส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น เรียนรู้วิธีสร้างเครื่องยนต์ของรถยนต์โดยการแยกชิ้นส่วนออกจากกัน
Baker และ Jenkins ขอให้ AI ออกแบบโปรตีนที่จะเกาะติดกับสารพิษ จากนั้นพวกเขาก็ผลิตโปรตีนในห้องแล็บ เช่นเดียวกับฝาแม่เหล็กที่ปิดปลายกุญแจเพื่อไม่ให้ล็อคได้อีกต่อไป โปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นจะป้องกันไม่ให้สารพิษเชื่อมต่อกับเซลล์
ทีมงานฉีดหนู 20 ตัวด้วยโปรตีนแบบกำหนดเอง 15 นาทีหลังจากได้รับสารพิษจากงูเห่าในปริมาณที่อันตรายถึงชีวิตหรือฉีดไปพร้อมกันกับสารพิษดังกล่าว หนูทุกตัวรอดชีวิต “เราตื่นเต้นมากกับเรื่องนี้” เจนกินส์กล่าว เป็นการแสดงให้เห็นถึงพลังของโปรตีนอย่างชัดเจน ต่อไป ทีมงานต้องการพัฒนาโปรตีนให้เป็นผลิตภัณฑ์จริงที่สามารถทดสอบในคนได้ นักวิทยาศาสตร์จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าโปรตีนแบบกำหนดเองนั้นปลอดภัย และไม่จับกับเนื้อเยื่อของมนุษย์โดยไม่คาดคิด Hust กล่าว
เจนกินส์เห็นด้วย การศึกษาใหม่นี้เป็นเพียงก้าวแรกในการกำจัดอันตรายของพิษ “มันเป็นเพียงการพิสูจน์ว่าเทคโนโลยีใหม่สุดขั้วนี้ใช้งานได้จริง” เขากล่าว
