تقنية

كيف يُحدث الذكاء الاصطناعي ثورة في تطوير الأدوية


يعد المختبر في Terray Therapeutics عبارة عن سيمفونية من الأتمتة المصغرة. تطن الروبوتات، وتنقل أنابيب صغيرة من السوائل إلى محطاتها. ويراقب العلماء الذين يرتدون المعاطف الزرقاء والقفازات المعقمة والنظارات الواقية الآلات.

لكن الفعل الحقيقي يحدث على المستوى النانوي: تتحد البروتينات الموجودة في المحلول مع الجزيئات الكيميائية الموجودة في آبار صغيرة في رقائق السيليكون المخصصة التي تشبه علب الكعك المجهرية. يتم تسجيل كل تفاعل، الملايين والملايين كل يوم، مما ينتج عنه 50 تيرابايت من البيانات الأولية يوميًا – أي ما يعادل أكثر من 12000 فيلم.

المختبر، الذي يبلغ حجمه حوالي ثلثي ملعب كرة قدم، هو مصنع بيانات لاكتشاف الأدوية وتطويرها بمساعدة الذكاء الاصطناعي في مونروفيا، كاليفورنيا. إنه جزء من موجة من الشركات الناشئة والشركات الناشئة التي تحاول تسخير الذكاء الاصطناعي إنتاج أدوية أكثر فعالية وبشكل أسرع.

تستفيد الشركات من التكنولوجيا الجديدة – التي تتعلم من كميات هائلة من البيانات لتوليد الإجابات – لمحاولة إعادة اكتشاف الأدوية. إنهم ينقلون المجال من حرفة حرفية مضنية إلى دقة أكثر آلية، وهو تحول يغذيه الذكاء الاصطناعي الذي يتعلم ويصبح أكثر ذكاءً.

قال جاكوب برلين، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Terray: “بمجرد حصولك على النوع الصحيح من البيانات، يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعمل ويصبح جيدًا حقًا”.

معظم الاستخدامات التجارية المبكرة للذكاء الاصطناعي التوليدي، الذي يمكنه إنتاج كل شيء بدءًا من الشعر إلى برامج الكمبيوتر، كانت للمساعدة في التخلص من العمل الشاق في المهام المكتبية الروتينية وخدمة العملاء وكتابة التعليمات البرمجية. ومع ذلك، فإن اكتشاف الأدوية وتطويرها يمثل صناعة ضخمة يقول الخبراء إنها جاهزة للتحول إلى الذكاء الاصطناعي.

يُعَد الذكاء الاصطناعي “فرصة لا تتكرر إلا مرة واحدة في القرن” بالنسبة لصناعة الأدوية، وفقا لشركة الاستشارات ماكينزي آند كومباني.

وكما يتم تدريب برامج الدردشة الشهيرة مثل ChatGPT على النصوص عبر الإنترنت، وكما تتعلم مولدات الصور مثل DALL-E من مجموعات كبيرة من الصور ومقاطع الفيديو، يعتمد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الأدوية على البيانات. وهي بيانات متخصصة للغاية – معلومات جزيئية، وهياكل بروتينية، وقياسات للتفاعلات البيوكيميائية. ويتعلم الذكاء الاصطناعي من الأنماط الموجودة في البيانات لاقتراح مرشحات محتملة للأدوية المفيدة، كما لو كان يطابق المفاتيح الكيميائية مع أقفال البروتين الصحيحة.

ولأن الذكاء الاصطناعي في تطوير الأدوية يعتمد على بيانات علمية دقيقة، فإن احتمالات حدوث “الهلوسة” السامة أقل بكثير مقارنة ببرامج الدردشة المدربة على نطاق أوسع. وأي دواء محتمل يجب أن يخضع لاختبارات مكثفة في المختبرات وفي التجارب السريرية قبل الموافقة عليه للمرضى.

تقوم شركات مثل Terray ببناء مختبرات كبيرة عالية التقنية لتوليد المعلومات للمساعدة في تدريب الذكاء الاصطناعي، مما يتيح إجراء التجارب السريعة والقدرة على تحديد الأنماط والتنبؤ بما قد ينجح.

يمكن للذكاء الاصطناعي التوليدي بعد ذلك تصميم جزيء الدواء رقميًا. تتم ترجمة هذا التصميم، في مختبر آلي عالي السرعة، إلى جزيء فيزيائي واختبار تفاعله مع البروتين المستهدف. يتم تسجيل النتائج – الإيجابية أو السلبية – وإعادتها إلى برنامج الذكاء الاصطناعي لتحسين تصميمه التالي، وتسريع العملية برمتها.

في حين أن بعض الأدوية التي تم تطويرها بواسطة الذكاء الاصطناعي ما زالت قيد التجارب السريرية، إلا أن الوقت لا يزال مبكرًا.

قال ديفيد بيكر، عالم الكيمياء الحيوية ومدير معهد تصميم البروتين بجامعة واشنطن: «يُحدِث الذكاء الاصطناعي التوليدي تحولًا جذريًا في هذا المجال، لكن عملية تطوير الأدوية تتسم بالفوضوية والإنسانية للغاية.

لقد كان تطوير الأدوية تقليديًا عملية مكلفة، وتستغرق وقتًا طويلاً، وقد تفشل أو تفشل. تختلف الدراسات حول تكلفة تصميم الدواء والانتقال بالتجارب السريرية إلى الموافقة النهائية بشكل كبير. لكن إجمالي النفقات يقدر بمليار دولار في المتوسط. يستغرق من 10 إلى 15 سنة. وما يقرب من 90% من الأدوية المرشحة التي تدخل التجارب السريرية البشرية تفشل، عادة بسبب الافتقار إلى الفعالية أو الآثار الجانبية غير المتوقعة.

ويسعى مطورو أدوية الذكاء الاصطناعي الشباب جاهدين لاستخدام التكنولوجيا الخاصة بهم لتحسين هذه الاحتمالات، مع تقليل الوقت والمال.

مصدر التمويل الأكثر ثباتًا يأتي من شركات الأدوية العملاقة، التي عملت لفترة طويلة كشركاء ومصرفيين لمشاريع بحثية أصغر. يركز صانعو أدوية الذكاء الاصطناعي اليوم عادةً على تسريع مراحل ما قبل السريرية من التطوير، والتي تستغرق تقليديًا من أربع إلى سبع سنوات. قد يحاول البعض الدخول في التجارب السريرية بأنفسهم. لكن هذه المرحلة هي التي تتولى فيها عادة شركات الأدوية الكبرى إدارة التجارب البشرية الباهظة الثمن، والتي قد تستغرق سبع سنوات أخرى.

بالنسبة لشركات الأدوية الراسخة، تمثل استراتيجية الشراكة مسارًا منخفض التكلفة نسبيًا للاستفادة من الابتكار.

قال جيراردو أوباغس كاريون، المصرفي الاستثماري السابق في مجال التكنولوجيا الحيوية في بنك أوف أمريكا للأوراق المالية: “بالنسبة لهم، الأمر يشبه استخدام سيارة أوبر لتوصلك إلى مكان ما بدلاً من الاضطرار إلى شراء سيارة”.

تدفع شركات الأدوية الكبرى لشركائها في الأبحاث مقابل تحقيق إنجازات بارزة نحو الأدوية المرشحة، والتي يمكن أن تصل إلى مئات الملايين من الدولارات على مر السنين. وإذا تمت الموافقة على الدواء في نهاية المطاف وحقق نجاحًا تجاريًا، فهناك تدفق من دخل حقوق الملكية.

تسعى شركات مثل Terray وRecursion Pharmaceuticals وSchrödinger وIsomorphic Labs إلى تحقيق اختراقات. ولكن هناك، بشكل عام، طريقان مختلفان: المسار الذي يبني مختبرات كبيرة، والآخر الذي لا يقوم بذلك.

Isomorphic، وهي شركة اكتشاف الأدوية من Google DeepMind، مجموعة الذكاء الاصطناعي المركزية التابعة لشركة التكنولوجيا العملاقة، تتبنى وجهة نظر مفادها أنه كلما كان الذكاء الاصطناعي أفضل، قلّت البيانات المطلوبة. وهي تراهن على براعتها البرمجية.

في عام 2021، أصدرت Google DeepMind برنامجًا تنبأ بدقة بالأشكال التي يمكن أن تتشكل فيها سلاسل الأحماض الأمينية على شكل بروتينات. تحدد هذه الأشكال ثلاثية الأبعاد كيفية عمل البروتين. وكان ذلك بمثابة دفعة للفهم البيولوجي وساعد في اكتشاف الأدوية، لأن البروتينات هي التي تحرك سلوك جميع الكائنات الحية.

في الشهر الماضي، أعلنت شركتا Google DeepMind وIsomorphic أن أحدث نموذج للذكاء الاصطناعي، AlphaFold 3، يمكنه التنبؤ بكيفية تفاعل الجزيئات والبروتينات، وهي خطوة أخرى في تصميم الأدوية.

وقال ماكس جاديربيرج، كبير مسؤولي الذكاء الاصطناعي في شركة Isomorphic: “نحن نركز على النهج الحسابي”. “نعتقد أن هناك قدرًا كبيرًا من الإمكانات التي يمكن فتحها.”

Terray، مثل معظم الشركات الناشئة في مجال تطوير الأدوية، هو نتيجة ثانوية لسنوات من البحث العلمي جنبًا إلى جنب مع التطورات الحديثة في الذكاء الاصطناعي.

الدكتور برلين، الرئيس التنفيذي، الذي حصل على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وواصل التقدم في تكنولوجيا النانو والكيمياء طوال حياته المهنية. نشأ تيراي من مشروع أكاديمي بدأ منذ أكثر من عقد من الزمان في مركز مدينة الأمل للسرطان بالقرب من لوس أنجلوس، حيث كان لدى الدكتور برلين مجموعة بحثية.

يركز تيراي على تطوير أدوية ذات جزيئات صغيرة، وهي في الأساس أي دواء يمكن لأي شخص تناوله في حبوب مثل الأسبرين والستاتينات. حبوب منع الحمل مريحة في تناولها وغير مكلفة في إنتاجها.

تعد مختبرات Terray الأنيقة بعيدة كل البعد عن الأيام الخوالي في الأوساط الأكاديمية عندما تم تخزين البيانات في جداول بيانات Excel وكانت الأتمتة هدفًا بعيدًا.

تتذكر كاثلين إليسون، المؤسس المشارك وكبير العلماء في شركة Terray، قائلة: “كنت أنا الروبوت”.

ولكن بحلول عام 2018، عندما تأسست شركة Terray، كانت التقنيات اللازمة لبناء مختبر البيانات ذي النمط الصناعي الخاص بها تتقدم بسرعة. اعتمدت شركة Terray على التقدم الذي أحرزته الشركات المصنعة الخارجية لتصنيع الرقائق صغيرة الحجم التي تصممها شركة Terray. تمتلئ مختبراتها بالمعدات الآلية، لكن معظمها تقريبًا يتم تخصيصه، بفضل المكاسب التي تحققت في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.

منذ البداية، أدرك فريق Terray أن الذكاء الاصطناعي سيكون حاسمًا لفهم مخازن البيانات الخاصة به، لكن إمكانات الذكاء الاصطناعي التوليدي في تطوير الأدوية أصبحت واضحة في وقت لاحق فقط – على الرغم من أن ChatGPT أصبح ناجحًا في عام 2022.

أصبح ناربي مارديروسيان، أحد كبار العلماء في شركة أمجين، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة Terray في عام 2020 – ويرجع ذلك جزئيًا إلى ثروتها من البيانات التي تم إنشاؤها في المختبر. تحت قيادة الدكتور مارديروسيان، قامت شركة Terray ببناء فرق علوم البيانات والذكاء الاصطناعي الخاصة بها وأنشأت نموذجًا للذكاء الاصطناعي لترجمة البيانات الكيميائية إلى الرياضيات، والعودة مرة أخرى. أصدرت الشركة نسخة مفتوحة المصدر.

لدى Terray اتفاقيات شراكة مع شركة Bristol Myers Squibb وCalico Life Sciences، وهي شركة تابعة لشركة Alphabet، الشركة الأم لشركة Google، والتي تركز على الأمراض المرتبطة بالعمر. ولم يتم الكشف عن شروط تلك الصفقات.

وقال إيلي برلين، الأخ الأصغر للدكتور برلين، إنه من أجل التوسع، ستحتاج شركة Terray إلى أموال تتجاوز تمويلها الاستثماري البالغ 80 مليون دولار. وقال إنه ترك وظيفته في الأسهم الخاصة ليصبح مؤسسًا مشاركًا والمدير المالي والتشغيلي للشركة الناشئة، مقتنعًا بأن التكنولوجيا يمكن أن تفتح الباب أمام أعمال مربحة.

يقوم Terray بتطوير أدوية جديدة للأمراض الالتهابية بما في ذلك مرض الذئبة والصدفية والتهاب المفاصل الروماتويدي. وقال الدكتور برلين إن الشركة تتوقع أن تدخل الأدوية في التجارب السريرية بحلول أوائل عام 2026.

يمكن لابتكارات صناعة الأدوية التي تقدمها شركة Terray وأقرانها أن تسرع الأمور، ولكن بدرجة كبيرة فقط.

وقال الدكتور برلين: “الاختبار النهائي بالنسبة لنا، وللمجال بشكل عام، هو إذا نظرت إلى الوراء خلال 10 سنوات، ويمكنك القول إن معدل النجاح السريري قد ارتفع بشكل كبير، ولدينا أدوية أفضل لصحة الإنسان”.



المصدر

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى