
מחקר נערך במכון לכימיה כדי למצוא תרכובות פוטנציאליות מעכבות סרטן ממסגרות קסנטון טבעיות. (צילום: VAN NGA)
סרטן משפיע באופן משמעותי על בריאות הציבור, מה שהופך את הצורך בפתרונות טיפול יעילים, בטוחים וברי קיימא לדחוף יותר ויותר. שילוב בינה מלאכותית (AI), מחשוב בעל ביצועים גבוהים ואימות ניסיוני פותח גישות יעילות בתכנון נגזרות קסנטון לטיפול ממוקד בסרטן.
תכנון תרופות בעזרת מחשב (CADD) הופך למגמה משמעותית בכימיה פרמצבטית מודרנית. בווייטנאם, שילוב של בינה מלאכותית ומחשוב בעל ביצועים גבוהים עם שיטות ניסיוניות פותח גישות חדשות לניצול תרכובות טבעיות. במחקר זה, נבחרו מסגרות קסנטון כחומר מקור מבטיח, עם תהליך מחקר המכוון מסימולציה לאימות ניסיוני.
לצד טיפולים מסורתיים, המגמה בפיתוח תרופות מודרני נעה באופן משמעותי לכיוון תכנון תרופות ממוקד, בשילוב עם טכנולוגיות חישוב מתקדמות לקיצור זמן המחקר ולשיפור היעילות. במגמה זו, תרכובות שמקורן באופן טבעי, ובמיוחד קסנטונים, מושכות תשומת לב בשל הפוטנציאל הביולוגי המגוון שלהן, כולל פעילות אנטי-סרטנית. עם זאת, הניצול היעיל של תרכובות אלו נותר מוגבל אם מסתמכים אך ורק על שיטות ניסיוניות מסורתיות, הגוזלות זמן ויקרות.
פרופסור חבר, ד"ר פאם מין קוואן ועמיתיו במכון לכימיה (האקדמיה למדע וטכנולוגיה של וייטנאם) יישמו את הפרויקט "מחקר על שימוש בסימולציה חישובית בשילוב שיטות ניסיוניות לחיפוש תרכובות מעכבות פוטנציאליות של תאי סרטן מתרכובות קסנטון שמקורן באופן טבעי". פרויקט זה שואף לבנות תהליך מחקר משולב שבו נעשה שימוש בשיטות חישוביות מודרניות כגון בינה מלאכותית, סימולציה מולקולרית ומחשוב עתיר ביצועים בשילוב עם אימות ניסיוני, ובכך לתרום לפתיחת גישה חדשה במחקר ופיתוח תרופות בווייטנאם.
פרופסור חבר, ד"ר פאם מין קוואן, ציין כי צוות המחקר בנה מסד נתונים של תרכובות קסנטון, הכולל הן תרכובות עם נתונים ניסויים קיימים והן כאלה המשמשות לסינון וירטואלי. בהתבסס על כך, פותח ואומן מודל למידת מכונה לחיזוי האינטראקציות הפוטנציאליות של תרכובות עם מטרות ביולוגיות הקשורות לסרטן, ובכך יצר במהירות רשימה קצרה של תרכובות פוטנציאליות המעכבות את החלבון הנחקר. שילוב נתונים ניסויים שפורסמו עם מודלים חישוביים מספק הנחיות ברורות יותר לתהליך הסינון, במקום להסתמך על גישת "ניסוי וטעייה" המסורתית.
במקביל, הפרמטרים הפרמקוקינטיים ומדד "הדמיון לתרופה" של התרכובות נחזים גם הם באמצעות כלי חישוב מיוחדים. זה מבטיח שלא רק שנבחרו תרכובות בעלות פוטנציאל גבוה לעכב את חלבון המטרה, אלא גם שמתקיימים קריטריונים חיוניים לפיתוח תרופות כגון ספיגה, פיזור ובטיחות. זהו צעד מכריע בשיפור מהימנות התחזיות החישוביות ובצמצום נוסף של הרשימה כדי לזהות תרכובות קדם פוטנציאליות לפני המעבר לשלב הניסויי.
גולת הכותרת של המחקר היא יישום מודלים של למידה עמוקה בתכנון נגזרות חדשות מתרכובות מובילות שזוהו. במקום פשוט "לחפש", המחקר נקט צעד מכריע על ידי "תכנון" נגזרות חדשות המבוססות על המבנים של תרכובות מובילות במטרה לשפר את הפעילות. גישה זו מדגימה בבירור את תפקידה של בינה מלאכותית לא רק בניתוח נתונים אלא גם ביצירת תרכובות מבניות חדשות, כיוון שזוכה לתשומת לב עולמית בתחום תכנון תרופות.
ראוי לציין, כי עם רשימת הנגזרות הפוטנציאליות שהתקבלו מתהליך הסימולציה, המחקר המשיך לסינתזה למחצה של נגזרות אלו המבוססות על חומצה גמבוגית - תרכובת קסנטון הנמצאת בשפע בשרף של צמח ה-Coptis chinensis. שתי קבוצות עיקריות של נגזרות, אסטרים (11 תרכובות) ואמידים (8 תרכובות), סונתזו ביעילות גבוהה, וגם תהליך הסינתזה פותח ופורסם.
הנגזרות שהתקבלו הוערכו מבחינת פעילותן הביולוגית על שורות תאים סרטניים; שתי התרכובות המבטיחות ביותר נבדקו עוד במודלים של בעלי חיים כדי לקבוע את פוטנציאל עיכוב הגידולים שלהן, בעוד שנערכו הערכות רעילות חריפה ותת-כרונית כדי להבטיח בטיחות. התוצאות הראו כי נגזרות רבות הציגו פעילות אנטי-גידולית משמעותית, בהתאם לתחזיות הסימולציה; מתיל גמגוגט ומורפוליניל גמבוגמיד בלטו ביעילותם המעולה בעיכוב גידולים.
עם זאת, לדברי פרופסור חבר ד"ר פאם מין קוואן, יישום המחקר המשולב עדיין עומד בפני אתגרים רבים. ראשית, ישנן מגבלות בנתוני הקלט עבור מודלים של למידת מכונה עקב היעדר מקורות נתונים ניסיוניים איכותיים, דבר המשפיע על מהימנות החיזוי. בנוסף, שילוב יעיל בין קבוצות מחקר בין-תחומיות, כולל כימיה, ביולוגיה, ביואינפורמטיקה ומדעי הנתונים, דורש תיאום הדוק הן מבחינת מומחיות והן מבחינת זרימת עבודה.
בהתבסס על תוצאות ראשוניות אלו, צוות המחקר מתכנן להרחיב את יישום מודל CADD לקבוצות אחרות של תרכובות טבעיות בעתיד, תוך גיוון מטרות טיפוליות ותרומה לשיפור המחקר והפיתוח של תרופות.
הייאו ליין נגה
מקור: https://nhandan.vn/tich-hop-ai-dieu-tri-ung-thu-post964425.html
תגובה (0)