پژوهشگران دانشگاه تگزاس در آستین با بهره‌گیری از هوش مصنوعی و حسگر‌های زیستی، روشی نوین برای تولید پیش‌ساز شیمیایی داروی گالانتامین از طریق باک‌تری‌های اصلاح‌شده ژنتیکی توسعه داده‌اند. این پیشرفت می‌تواند وابستگی به استخراج سنتی از گل نرگس را که تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و نوسانات قیمتی است، به طور قابل توجه‌ی کاهش دهد.
تولید بیولوژیک جایگزین استخراج سنتی
گالانتامین دارویی رایج برای درمان علائم بیماری آلزایمر و سایر انواع زوال عقل است. در روش سنتی، ماده مؤثر از گل نرگس استخراج می‌شود که فرآیندی زمان‌بر و پرهزینه است و عرضه آن دچار نوسانات فصلی و اقلیمی می‌شود. تیم پژوهشی به رهبری استاد اندرو الینگتون، باکتری اشریشیا کلی را طوری مهندسی ژنتیکی کرده که بتواند از طریق فرآیند تخمیر، مولکول ۴-او-متیل-نوربلادین — پیش‌ساز مستقیم گالانتامین — را تولید کند.
سیستم هوش مصنوعی کلید بهینه‌سازی است
دانی دیاز، پژوهشگر مقطع فوق‌دکتری، سیستمی هوش مصنوعی به نام را ابداع کرده که جهش‌های پروتئینی در باک‌تری‌ها را برای حداکثر کارایی و ثبات در دمای عملیاتی پیش‌بینی می‌کند. نتایج نشان می‌دهد باک‌تری‌های بهینه‌شده تا سه برابر کارآمد‌تر از مسیر طبیعی موجود در گل نرگس عمل می‌کنند. الینگتون بیان کرد که هدف نهایی، تخمیر در مقیاس بزرگ برای تأمین منبعی مطمئن، ارزان‌تر و مستقل از شرایط محیطی است.
حسگر فلورسنت برای ردیابی سریع تولید
همراه با سیستم هوش مصنوعی، محققان حسگر زیستی فلورسنتی طراحی کرده‌اند که در تماس با پروتئین هدف، رنگ سبز می‌درخشد. سایمون دوئلزنیتز، پژوهشگر ارشد پروژه، توضیح داد که این حسگر امکان تست و تحلیل نمونه‌ها در عرض چند ثانیه را فراهم می‌کند و با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، ترکیبات کاندید را از ده‌ها هزار مورد به چند صد مورد کاهش می‌دهد. ترکیب این دو فناوری، پلتفرم قدرت‌مندی برای کشف دارو‌های جدید از طریق تخمیر می‌کروبی ایجاد کرده است.
این تحقیق در مجله نیچر کامیونیکشنز منتشر شده و افق‌های جدیدی برای تولید بیولوژیک دارو‌ها، هورمون‌ها و واکسن‌ها با کمک هوش مصنوعی گشوده است.
