'نینڈرتھل اینٹی بائیوٹکس' کو واپس لانے کے لیے AI کا استعمال

اینٹی بائیوٹک مزاحم بیکٹیریا کا خطرہ

ڈبلیو ایچ او کے مطابق، چونکہ دنیا کو اینٹی بائیوٹک مزاحم بیکٹیریا سے متعلق ہر سال تقریباً 50 لاکھ اموات کا سامنا کرنا پڑتا ہے، اس لیے اس صورتحال سے نمٹنے کے لیے ممکنہ ادویات تلاش کرنے کی ضرورت انتہائی ضروری ہے۔

اب، بائیوٹیکنالوجی کے علمبردار César de la Fuente کی قیادت میں ایک ٹیم مصنوعی ذہانت (AI) پر مبنی کمپیوٹیشنل طریقوں کا استعمال کر رہی ہے تاکہ نینڈرتھلز جیسے معدوم انسانی رشتہ داروں کے جینیاتی خصائص کا پتہ لگایا جا سکے، تاکہ ان کی اینٹی بایوٹک کو 40,000 سال واپس لایا جا سکے۔

معدوم انسانی انواع نینڈرتھل کا ماڈل۔ تصویر: گیٹی

تحقیق کے ذریعے سائنسدانوں نے بہت سے چھوٹے پروٹین یا پیپٹائڈ مالیکیولز دریافت کیے ہیں جو کہ بیکٹیریا سے لڑنے کی صلاحیت رکھتے ہیں، جو انسانوں میں انفیکشن سے لڑنے کے لیے نئی ادویات کی راہ ہموار کر سکتے ہیں۔

اینٹی بائیوٹکس (جیسے پینسلن) وہ ہیں جو قدرتی طور پر تیار کی جاتی ہیں (ایک اور اینٹی مائکروبیل مائکروجنزم کے ذریعہ)، جبکہ غیر اینٹی بائیوٹک اینٹی مائکروبیل (جیسے سلفونامائڈز اور اینٹی سیپٹکس) وہ ہیں جو مکمل طور پر مصنوعی ہیں۔

تاہم، دونوں قسموں کا ایک ہی مقصد ہے کہ وہ مائکروجنزموں کی نشوونما کو ماریں یا روکیں اور دونوں ہی antimicrobial کیموتھراپی کے زمرے میں آتے ہیں۔ اینٹی بیکٹیریل میں اینٹی سیپٹکس، اینٹی بیکٹیریل صابن، کیمیائی صابن شامل ہیں۔ جبکہ اینٹی بائیوٹکس زیادہ مخصوص قسم کے اینٹی بیکٹیریل ہیں جو دوائیوں اور بعض اوقات جانوروں کے کھانے میں استعمال ہوتے ہیں۔

اینٹی بائیوٹک ان وائرسوں کے خلاف کام نہیں کرتی جو نزلہ یا فلو جیسی بیماریوں کا باعث بنتی ہیں، اس لیے وہ دوائیں جو وائرس کو روکتی ہیں انہیں اینٹی وائرل یا اینٹی ریٹرو وائرلز کہا جاتا ہے، اینٹی بائیوٹکس نہیں۔

تحقیقی ٹیم کی قیادت کرنے والے یونیورسٹی آف پنسلوانیا (USA) سے تعلق رکھنے والے ڈاکٹر سیزر ڈی لا فوینٹے نے کہا، "یہ ہمیں نئے سلسلے، نئی قسم کے مالیکیولز کو دریافت کرنے کی اجازت دیتا ہے جو جانداروں میں کبھی نہیں دیکھے گئے، جو ہمیں مالیکیولر تنوع کے بارے میں زیادہ وسیع پیمانے پر سوچنے کے لیے کھولتا ہے۔" "آج کے بیکٹیریا نے کبھی بھی ان نئے مالیکیولز کا سامنا نہیں کیا، اس لیے یہ آج کے مشکل سے علاج کرنے والے پیتھوجینز سے نمٹنے کا ایک اچھا موقع ہو سکتا ہے۔"

ماہرین کا کہنا ہے کہ اینٹی بائیوٹک مزاحم بیکٹیریا پر نئے نتائج کی فوری ضرورت ہے۔ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے میں مالیکیولر، سیل اور ڈیولپمنٹ بائیولوجی کے پروفیسر مائیکل ماہن نے کہا، "دنیا کو اینٹی بائیوٹک مزاحمتی بحران کا سامنا ہے… اگر ہمیں مستقبل کے لیے ممکنہ حل تلاش کرنے کے لیے وقت پر واپس جانے کی ضرورت ہے، تو میں اس کے لیے تیار ہوں۔"

"جراسک پارک" سے تجاویز

زیادہ تر اینٹی بائیوٹکس بیکٹیریا اور فنگس سے پیدا ہوتی ہیں، جو مٹی میں رہنے والے مائکروجنزموں کی اسکریننگ سے دریافت ہوتی ہیں۔ لیکن حالیہ دہائیوں میں، اینٹی بائیوٹکس کے زیادہ استعمال سے پیتھوجینز ان کے خلاف مزاحمت پیدا کرنے کا باعث بنے ہیں۔

پچھلی دہائی کے دوران، ڈی لا فوینٹے نے مختلف پیپٹائڈس کی صلاحیت کو اینٹی بائیوٹک کے متبادل کے طور پر جانچنے کے لیے کمپیوٹیشنل طریقے استعمال کیے ہیں۔ ایک دن لیب میں، بلاک بسٹر "جراسک پارک" سامنے آیا، جس نے ٹیم کو معدوم مالیکیولز کا مطالعہ کرنے کا خیال دیا۔ "ماضی کے مالیکیول واپس کیوں نہیں لاتے؟" انہوں نے کہا.

پہلے نامعلوم پیپٹائڈس کو تلاش کرنے کے لیے، ٹیم نے انسانی پروٹین میں بکھری ہوئی جگہوں کو پہچاننے کے لیے ایک AI الگورتھم کو تربیت دی جن میں اینٹی بیکٹیریل سرگرمی ہو سکتی ہے۔ سائنسدانوں نے پھر اسے ہومو سیپینز، ہومو نینڈرتھیلینسس، اور ڈینیسووانس سے عوامی طور پر دستیاب پروٹین کی ترتیب پر لاگو کیا - ایک اور قدیم انسانی نوع جو نینڈرتھلز سے قریبی تعلق رکھتی ہے۔

اس کے بعد ٹیم نے پچھلے اینٹی بیکٹیریل پیپٹائڈس کی خصوصیات کا استعمال کیا تاکہ یہ اندازہ لگایا جا سکے کہ کون سے قدیم پیپٹائڈز بیکٹیریا کو مارنے کا زیادہ امکان رکھتے تھے۔

اس کے بعد، ٹیم نے 69 سب سے زیادہ طاقتور پیپٹائڈس کی ترکیب اور جانچ کی کہ آیا وہ بیکٹیریا کو مار سکتے ہیں۔ ٹیم نے چھ سب سے زیادہ طاقتور کا انتخاب کیا، جن میں چار جدید انسانوں سے، ایک نینڈرتھلز سے، اور ایک ڈینیسووان سے تھا۔

ٹیم نے انہیں چوہوں سے بے نقاب کیا جو بیکٹیریم Acinetobacter baumannii سے متاثر ہوا، جو کہ انسانوں میں ہسپتال سے حاصل ہونے والے انفیکشن کی ایک عام وجہ ہے۔ (ہسپتال سے حاصل شدہ انفیکشن ایک ایسا انفیکشن ہے جو مریض کو ہسپتال میں رہتے ہوئے ہوتا ہے جو داخل ہونے کے وقت موجود نہیں تھا۔)

یونیورسٹی آف پنسلوانیا کے بائیوٹیکنالوجی کے علمبردار سیزر ڈی لا فوینٹے نے کہا کہ الگورتھم کے ذریعے منتخب کیے گئے چھ پیپٹائڈز میں سے، ایک نینڈرتھل سے ایک بیکٹیریا سے متاثرہ چوہوں میں پیتھوجینز سے لڑنے میں سب سے زیادہ مؤثر تھا۔ (تصویر: یونیورسٹی آف پنسلوانیا)

"میرے خیال میں سب سے زیادہ پرجوش لمحات میں سے ایک وہ تھا جب ہم نے لیبارٹری میں کیمیاوی طور پر مالیکیولز کی تشکیل نو کی اور پھر پہلی بار انہیں دوبارہ زندہ کیا۔ اس لمحے کو دیکھنا سائنسی نقطہ نظر سے حیرت انگیز تھا،" ڈی لا فوینٹے نے کہا۔

جلد کے پھوڑے سے متاثرہ چوہوں میں، پیپٹائڈس نے فعال طور پر بیکٹیریا کو مار ڈالا۔ ران کے انفیکشن والے چوہوں میں، پیپٹائڈس کم موثر تھے لیکن پھر بھی بیکٹیریا کی افزائش کو روکتے تھے۔

"بہترین پیپٹائڈ تھا جسے ہم Neanderthal 1 کہتے ہیں، Neanderthals سے، اور یہی وہ تھا جو چوہوں میں بہترین کام کرتا تھا،" ڈی لا فوینٹے نے کہا۔

مزید تحقیق کی ضرورت ہے۔

تاہم، ڈی لا فوینٹے نے زور دیا کہ پیپٹائڈز میں سے کوئی بھی "اینٹی بائیوٹک کے طور پر استعمال کرنے کے لیے تیار نہیں ہے" اور اس کے بجائے وسیع پیمانے پر موافقت کی ضرورت ہوگی۔ اگلے سال شائع ہونے والی تحقیق میں، اس نے اور اس کے ساتھیوں نے 208 ناپید جانداروں کے پروٹین کی ترتیب کو دریافت کرنے کے لیے ایک نیا گہرا سیکھنے کا ماڈل تیار کیا جس کے لیے تفصیلی جینیاتی معلومات دستیاب تھیں۔

اس ٹیم نے 11,000 سے زیادہ ایسے ممکنہ اینٹی مائکروبیل پیپٹائڈس پائے جو پہلے دریافت نہیں کیے گئے تھے جو صرف معدوم ہونے والی مخلوقات میں پائے جاتے تھے، اور سائبیرین اونی میمتھ، اسٹیلر کی سمندری گائے (ایک سمندری ممالیہ جو 18ویں صدی میں ناپید ہو گیا تھا) سے سب سے زیادہ امید افزا پیپٹائڈس کی ترکیب کی گئی تھی، جو کہ 18ویں صدی میں ناپید ہو گئی تھی۔ آئرش دیوہیکل موس (Megaloceros giganteus)۔ انہوں نے کہا کہ نئے دریافت ہونے والے پیپٹائڈس میں چوہوں میں "بہترین انسداد انفیکشن سرگرمی" ہے۔

برطانیہ میں جان انیس سنٹر کے گروپ لیڈر ڈاکٹر دمتری گھلاروف نے کہا کہ نئی اینٹی بائیوٹکس کی تلاش میں رکاوٹ یہ ہے کہ وہ غیر مستحکم اور ترکیب کرنا مشکل ہو سکتی ہیں۔ گھلاروف نے کہا، "ان میں سے بہت سے پیپٹائڈ اینٹی بائیوٹکس ہیں جو زہریلے پن جیسی مشکلات کی وجہ سے صنعت کے ذریعہ تیار نہیں کی گئی ہیں اور ان کا تعاقب نہیں کیا گیا ہے۔"

مئی 2021 میں شائع ہونے والے ایک مقالے کے مطابق، محققین کے ذریعے شناخت کیے گئے 10,000 امید افزا مرکبات میں سے، صرف ایک یا دو اینٹی بائیوٹک کو امریکی فوڈ اینڈ ڈرگ ایڈمنسٹریشن سے منظوری ملی ہے۔

جارج میسن یونیورسٹی (USA) کے سکول آف سسٹمز بیالوجی کے پروفیسر اور ایسوسی ایٹ ڈائریکٹر ریسرچ ڈاکٹر مونیک وان ہوک نے کہا کہ فطرت میں پائے جانے والے پیپٹائڈ کا براہ راست کوئی نئی دوا یا دوسری قسم کی اینٹی بائیوٹک تخلیق کرنا بہت کم ہے۔

وان ہوک کے مطابق، ایک نئے پیپٹائڈ کی دریافت محققین کے لیے کمپیوٹیشنل تکنیکوں کو استعمال کرنے کے لیے ایک نئی اینٹی بائیوٹک کے طور پر پیپٹائڈ کی صلاحیت کو تلاش کرنے اور اسے بہتر بنانے کا مرحلہ طے کرے گی۔

وان ہوک فی الحال اپنی تحقیق پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں ایک مصنوعی پیپٹائڈ جو کہ امریکی مچھلیوں میں پائے جانے والے قدرتی پیپٹائڈ سے ماخوذ ہے۔ پیپٹائڈ فی الحال پری کلینیکل ٹیسٹنگ سے گزر رہا ہے۔

وان ہوک کا کہنا ہے کہ اگرچہ ناپید مگرمچھوں یا انسانوں سے نئی اینٹی بائیوٹک کا حصول عجیب لگ سکتا ہے، لیکن اینٹی بائیوٹک مزاحم بیکٹیریا کی شدت ایسی تحقیق کو فائدہ مند بناتی ہے۔

ہوائی فوونگ (سی این این کے مطابق)

ماخذ: https://www.congluan.vn/chong-khang-khang-sinh-y-tuong-tu-ai-va-nguoi-neanderthal-da-tuyet-chung-post276832.html