هوش مصنوعی به کشف داروهای جدید سرعت می بخشد

کارشناسان آینده درخشانی را در استفاده مکمل هوش مصنوعی و کشف داروی مبتنی بر ساختار متصور هستند.

دو نوع عمده طراحی دارو وجود دارد؛ مورد اول به عنوان طرح دارویی مبتنی بر لیگانید و دوم به عنوان طراحی دارو بر اساس ساختار نامیده می شود.

#طراحی_داروهای مبتنی بر لیگانید (طراحی غیرمستقیم دارو) متکی بر دانش سایر مولکول‌ها است که به هدف #بیولوژیکی مورد علاقه متصل می‌شوند. این #مولکول های دیگر ممکن است برای به دست آوردن یک مدل #فارماکوفور که حداقل ویژگی‌های ساختاری لازم را برای تعیین یک #مولکول برای اتصال به هدف تعریف می کند، مورد استفاده قرار گیرد.

طراحی دارو بر اساس ساختار (طراحی مستقیم #دارو) متکی بر دانش #ساختار_سه_بعدی هدف بیولوژیکی است که از طریق روش هایی مانند کریستالوگرافی اشعه ایکس یا طیف سنجی NMR به دست می‌آید. اگر ساختار آزمایشی یک هدف در دسترس نباشد، ممکن است بتوان یک مدل همولوژیکی از هدف را بر اساس ساختار تجربی پروتئین مرتبط ایجاد کرد.

محققان توضیح می دهند چگونه روش‌های محاسباتی با پیش‌بینی اینکه کدام مولکول‌های دارو به احتمال زیاد به گیرنده هدف متصل می‌شوند، کشف دارو را آسان تر می‌کنند. رویکردهای مبتنی بر ساختار و هوش مصنوعی یکدیگر را تکمیل می کنند و می توانند با صرفه جویی در زمان و هزینه، نتایج بهتری در مقایسه با روش های سنتی آزمون و خطا به همراه داشته باشند.روش های سنتی کشف دارو عمدتاً یک سرمایه گذاری آزمون و خطا است. این روش ها پرهزینه و وقت گیر است و به طور متوسط ۱۵ سال زمان و ۲ میلیارد دلار هزینه نیاز دارد که در هر مرحله میزان اتلاف سرمایه بالا است. بیشترین فرصت صرفه جویی در زمان و هزینه، در مراحل اولیه کشف دارو و مرحله بالینی است.

در مرحله اولیه چه اتفاقی می افتد؟
بگذارید از مثال قفل و کلید استفاده کنیم. گیرنده هدف قفل است و دارویی که این گیرنده را مسدود یا فعال می کند، کلید قفل است. (البته، در زیست شناسی هیچ چیز سیاه یا سفید نیست، بنابراین برخی از کلیدها بهتر از سایرین قفل را باز می کنند و قفل نیز کمی چکش خوار است.)

لیپیتور که پرفروش‌ترین داروی تمام دوران است، آنزیمی را هدف قرار می‌دهد که در سنتز کلسترول در کبد نقش دارد. یک گیرنده روی آنزیم قفل است. لیپیتور کلیدی است که در قفل قرار می گیرد و فعالیت آنزیم را مسدود می کند و باعث ایجاد یک سری رویدادها می شود که سطح کلسترول بد خون را کاهش می دهد.

رویکردهای محاسباتی به ما این امکان را می‌دهد که میلیاردها و حتی تریلیون‌ها کلید مجازی را به‌صورت دیجیتالی مدل‌سازی و پیش‌بینی کنیم کدام یک از آنها احتمالاً کلیدهای مناسبی هستند. تنها چند ده مورد از بهترین کلیدها به صورت شیمیایی سنتز و آزمایش می شوند.