שליטה במצב התא בכיוון רצוי הוא אחד האתגרים המרכזיים במדעי החיים, לרבות פיתוח תרופות, טיפול בסרטן ורפואה רגנרטיבית. עם זאת, זיהוי התרופה או היעד הגנטי הנכונים למטרה זו היא קשה ביותר. כדי להתמודד עם זה, חוקרים ב-KAIST דגלו באופן מתמטי את האינטראקציה בין תאים ותרופות בצורה מודולרית של "גוש לגו" – פירוקם ושילובם מחדש – כדי לפתח טכנולוגיית בינה מלאכותית חדשה שיכולה לחזות לא רק תגובות תאים חדשות לתרופות שמעולם לא נבדקו, אלא גם את ההשפעות של הפרעות גנטיות שרירותיות.
KAIST (הנשיא קוואנג היונג לי) הודיע ב-16 באוקטובר כי צוות מחקר בראשות פרופסור קוואנג-היון צ'ו מהמחלקה להנדסת ביו ומוחות פיתח טכנולוגיה מחוללת מבוססת בינה מלאכותית המסוגלת לזהות תרופות ומטרות גנטיות שיכולות להנחות תאים לעבר מצב רצוי.
"מרחב סמוי" הוא מפה מתמטית בלתי נראית המשמשת את הבינה המלאכותית של יצירת תמונות כדי לארגן את התכונות החיוניות של אובייקטים או תאים. צוות המחקר הצליח להפריד בין הייצוגים של מצבי תאים והשפעות תרופות בתוך מרחב זה ולאחר מכן לשלב אותם מחדש כדי לחזות את התגובות של שילובי תאים-תרופות שלא נבדקו בעבר. הם הרחיבו עוד את העיקרון הזה כדי להראות שהמודל יכול גם לחזות כיצד ישתנה מצב התא כאשר גן מסוים יוסדר.
הצוות אימת גישה זו באמצעות נתונים ניסיוניים אמיתיים. כתוצאה מכך, ה-AI זיהה מטרות מולקולריות המסוגלות להחזיר תאי סרטן המעי הגס למצב נורמלי, מה שהצוות אישר מאוחר יותר באמצעות ניסויים בתאים.
ממצא זה מדגים שהשיטה אינה מוגבלת לטיפול בסרטן – היא משמשת כפלטפורמה כללית המסוגלת לחזות מעברים שונים של מצבי תא ותגובות תרופות לא מאומנות. במילים אחרות, הטכנולוגיה לא רק קובעת אם תרופה פועלת או לא, אלא גם חושפת כיצד היא פועלת בתוך התא, מה שהופך את ההישג למשמעותי במיוחד.
המחקר מספק כלי רב עוצמה לתכנון שיטות כדי לגרום לשינויים רצויים במצב התא. צפויים לה יישומים נרחבים בגילוי תרופות, טיפול בסרטן ורפואה רגנרטיבית, כגון החזרת תאים פגומים למצב בריא.
פרופסור קוואנג-היון צ'ו הצהיר, "בהשראת הבינה המלאכותית של יצירת תמונה, יישמנו את הרעיון של 'וקטור כיוון', רעיון המאפשר לנו להפוך תאים לכיוון רצוי". הוא הוסיף, "טכנולוגיה זו מאפשרת ניתוח כמותי של האופן שבו תרופות או גנים ספציפיים משפיעים על תאים ואף מנבאת תגובות לא ידועות עד כה, מה שהופך אותה למסגרת בינה מלאכותית הניתנת להכללה".
המחקר נערך עם ד"ר Younghyun Han, Ph.D. המועמד Hyunjin Kim, וד"ר צ'ון-קיונג לי מ-KAIST. ממצאי המחקר פורסמו באינטרנט ב מערכות תאיםכתב עת מאת Cell Press, ב-15 באוקטובר.
המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למחקר של קוריאה (NRF) באמצעות תוכנית מחקר אמצע הקריירה של משרד המדע והתקשוב ותוכנית מעבדת המחקר הבסיסית (BRL).
