שחפת היא איום בריאותי עולמי חמור שהדביק יותר מעשרה מיליון אנשים בשנת 2022. התפשט באוויר ולתוך הריאות, הפתוגן הגורם "שחפת" יכול להוביל לשיעול כרוני, כאבי חזה, עייפות, חום וירידה במשקל. בעוד שזיהומים נרחבים יותר באזורים אחרים בעולם, התפרצות חמורה של שחפת שנפרשה כיום בקנזס הובילה לשני מקרי מוות והפכה לאחד הגדולים ברשומות בארצות הברית.
אמנם בדרך כלל מטופלים בשחפת באנטיביוטיקה, אך עלייתם של זנים עמידים לתרופות הביאה לצורך דחוף במועמדים חדשים לתרופות.
מחקר חדש שפורסם ב המשך האקדמיה הלאומית למדעים מתאר את השימוש הרומן בבינה מלאכותית למסך עבור מועמדים מורכבים אנטי -מיקרוביאליים שניתן לפתח לטיפולים תרופתיים חדשים בשחפת. המחקר הובל על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, Linnaeus Bioscience Inc. והמרכז לחקר מחלות זיהומיות גלובליות במכון לחקר ילדים בסיאטל.
Linnaeus Bioscience היא חברה ביוטכנולוגית מבוססת סן דייגו, המבוססת על טכנולוגיה שפותחה במעבדות בית הספר למדעי הביולוגיה של UC סן דייגו של פרופסור ג'ו פוגליאנו ודיקן קיט פוגליאנו. שיטת הפרופילציה הציטולוגית החיידקית שלהם (BCP) מספקת קיצור דרך להבנת האופן בו אנטיביוטיקה מתפקדת על ידי קביעת מהירה של המנגנונים הבסיסיים שלהם.
החיפוש אחר יעדי תרופות חדשים לשחפת תחת שיטות מעבדה מסורתיות הוכיח היסטורית כמפרך וגוזל זמן, בין היתר בגלל הקושי בהבנת האופן בו תרופות חדשות פועלות נגד שחפת Mycobacteriumהחיידק הגורם למחלה.
החדש PNAS המחקר מתאר את פיתוח "mycobcp", טכנולוגיה מהדור הבא שפותחה במימון של קרן גייטס. השיטה החדשה מתאימה BCP עם למידה עמוקה – סוג של בינה מלאכותית המשתמשת ברשתות עצביות דמויי מוח – כדי להתגבר על אתגרים מסורתיים ולפתוח השקפות חדשות של שחפת Mycobacterium תאים.
זו הפעם הראשונה שניתוח תמונות מסוג זה באמצעות למידת מכונות ו- AI יושם בדרך זו על חיידקים. תמונות של שחפת קשה מאוד לפרש את העין האנושית ומדידות המעבדה המסורתיות. למידת מכונה רגישה הרבה יותר ביכולת להרים את ההבדלים בצורות ובדפוסים החשובים לחשיפת מנגנונים בסיסיים. "
ג'ו פוגליאנו, מחבר משותף, פרופסור במחלקה לביולוגיה מולקולרית
למעלה משנתיים בפיתוח, מחקרים מחברים מחברים דיאנה קוואץ 'וג'וזף סוגי עיצבו את טכנולוגיית MycoBCP על ידי הכשרת כלי AI המכונה רשתות עצביות מפותלות עם יותר מ 46,000 תמונות של תאי שחפת (כיום ב- Linnaeus Bioscience, Quach and Sugie שניהם קיבלו את הדוקטורטים שלהם מתאי השחפת שלהם (כעת ב- Linnaeus Bioscience, Quach and Sugie, שניהם מה- PHDs מתאי ה- PHS שלהם מתאי שו צ'יין-גן שכב מחלקת הנדסה ביולוגית וסיימה פגישות לאחר דוקטורט במעבדות פוגליאנו במחלקה לביולוגיה מולקולרית).
"תאי שחפת הם מגושמים ונראים שהם תמיד קרובים זה לזה, כך שהגדרת גבולות התא לא נראתה אפשרית", אמרה סוגי, קצין הטכנולוגיה הראשי ב- Linnaeus Bioscience. "במקום זאת, קפצנו היישר למתן למחשב לנתח את הדפוסים בתמונות עבורנו."
לינאוס התחברה עם מומחה השחפת טניה פאריש במכון לחקר ילדים בסיאטל לפיתוח BCP עבור Mycobacteria. המערכת החדשה כבר האיצה מאוד את יכולות המחקר של השחפת של הצוות וסייעה בזיהוי תרכובות מועמדות אופטימליות לפיתוח תרופות.
"מרכיב קריטי בהתקדמות לקראת מועמדי סמים חדשים הוא הגדרת אופן הפעולה, מה שמאתגר טכנית ולוקח זמן", אמר פאריש, מחבר משותף למחקר. "טכנולוגיה זו מרחיבה ומאיצה את היכולת שלנו לעשות זאת ומאפשרת לנו לתעדף אילו מולקולות לעבוד על סמך אופן הפעולה שלהם. היינו נרגשים לשתף פעולה עם לינאוס בעבודתם לפיתוח טכנולוגיה זו כדי מ 'שחפת"
UC סן דייגו ביוטק ספינוף מתמודד עם סוגיית הבריאות העולמית
Linnaeus Bioscience הושק בשנת 2012 עם טכנולוגיה מפותחת של UC בסן דייגו שהבטיחה לשנות את פני ההבנה כיצד אנטיביוטיקה פועלת.
"פיתחנו פרופיל ציטולוגי חיידקי וזה אפשר לנו להסתכל על תאי חיידקים בדרך חדשה", אמר ג'ו פוגליאנו. "זה אפשר לנו באמת רואה כיצד תאים דואגים לטיפול באנטיביוטיקה כדי שנוכל לפרש את המנגנונים הבסיסיים שלהם. אנו מתארים שיטה זו כשווה לביצוע נתיחה שלאחר המוות על תא חיידקי. "
הקמת Linnaeus Bioscience במוקד הביוטכנולוגיה האזורי בסן דייגו אפשרה לג'ו וקיט פוגליאנו לדחוף את טכנולוגיית ה- BCP לשוק, שם חברות אחרות יכולות לקבל גישה אליו. החברה מקבלת כעת דוגמאות מכל העולם לניתוח מהיר וזיהוי של מועמדים חדשים לתרופות חיידקיות.
פוגליאנו מזכה את קהילת הביוטכנולוגיה, ובמיוחד את הבית המוקדם של החברה בחממה של סן דייגו JLABS, התומכת בחברות ביוטק בשלב מוקדם, כקריטיות לצמיחת החברה ולהצלחת החברה.
"לא היינו יכולים להוריד את Linnaeus Bioscience מהאדמה אלמלא קהילת הביוטק התומכת והתשתית המסופקת ב- JLABS", אמר פוגליאנו. "כל עובדי החברה ב- Linnaeus השיגו את הדוקטורט שלהם ב- UC סן דייגו, כך שזה הפך לסיפור ההצלחה בקהילה בקהילה ביוטק נהדרת בסן דייגו, שהגיעו לפלטפורמת AI חדשה זו כדי לסייע בפתרון משבר ההתנגדות לאנטיביוטיקה."
בנוסף לקוויץ ', פוגליאנו וסוגי, קואוטורס העיתון כוללים את מארק שארפ, שרה אחמד, לורן אימס, אמלה בהגוואט, אדיטי דשפנדה וטניה פאריש.
