هوش مصنوعی راز آسیب‌پذیری آبله میمونی را فاش کرد

به گزارش ایسنا، یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با پشتیبانی هوش مصنوعی، گامی اولیه اما مهم در جهت ایجاد دفاع‌های مؤثرتر در برابر ویروس آبله میمونی (MPXV) برداشته‌اند. این ویروس می‌تواند باعث درد شدید شود و در موارد شدید، مرگبار باشد و بیشترین خطر متوجه کودکان، زنان باردار و افرادی با سیستم ایمنی ضعیف است.

پژوهشگران گزارش دادند که موش‌ها پس از دریافت یک پروتئین سطحی ویروس که از طریق تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی شناسایی شده بود، پادتن‌های خنثی‌کننده قدرتمندی تولید کردند. این نتیجه، مسیری امیدبخش برای واکسن‌های آینده یا درمان‌های مبتنی بر پادتن را نشان می‌دهد. این کشف می‌تواند به تولید واکسن‌ها و درمان‌های ساده‌تر و مؤثرتر برای آبله میمونی منجر شود و همچنین ممکن است به هدایت تلاش‌های آینده علیه آبله نیز کمک کند.

به نقل از ساینس‌دیلی، در سال ۲۰۲۲، آبله میمونی در بسیاری از کشورها گسترش یافت و بیش از ۱۵۰ هزار نفر را بیمار کرد. این بیماری باعث بروز علائمی شبیه آنفلوانزا همراه با بثورات و ضایعات پوستی شد و نزدیک به ۵۰۰ نفر جان خود را از دست دادند. مقام‌های بهداشتی برای محافظت از آسیب‌پذیرترین افراد به واکسن‌های آبله متکی بودند، اما این واکسن‌ها پرهزینه و تولیدشان دشوار است، زیرا از یک ویروس کامل تضعیف‌شده استفاده می‌کنند.

جیسون مک‌ للان، استاد زیست‌شناسی مولکولی در دانشگاه تگزاس در آستین و یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، می‌گوید: برخلاف واکسن‌های ویروس کامل که بزرگ و پیچیده هستند و تولیدشان دشوار است، نوآوری ما فقط یک پروتئین منفرد است که ساخت آن آسان است.

شناسایی پادتن‌های قدرتمند از بیماران

دیگر نویسندگان اصلی این مطالعه، رینو راپوئولی و امانوئله آندرئانو در ایتالیا، ۱۲ پادتن را شناسایی کردند که آبله میمونی را خنثی می‌کنند. آن‌ها این پادتن‌ها را با تحلیل خون افرادی یافتند که از عفونت بهبود یافته بودند یا پیش‌تر واکسینه شده بودند. با این‌که وجود این پادتن‌ها روشن بود، این گروه هنوز نمی‌دانست که آن‌ها کدام بخش‌های ویروس را هدف می‌گیرند.

آبله میمونی پروتئین‌های متعددی را روی سطح خود نمایش می‌دهد و دست‌کم یکی از آن‌ها برای گسترش عفونت ضروری است. مشخص بود که برخی از پادتن‌های تازه کشف‌شده در این فرایند اختلال ایجاد می‌کنند، اما پژوهشگران نمی‌دانستند کدام پروتئین سطحی مسئول این اثر است. برای طراحی درمان‌ها یا واکسن‌های جدید، آن‌ها باید تطابق درست میان پادتن و پروتئین ویروسی را مشخص می‌کردند. این ویژگی کلیدی ویروس آنتی‌ژن نامیده می‌شود.

هوش مصنوعی یک پروتئین ویروسی نادیده‌گرفته‌شده را مشخص کرد

برای حل این معما، گروه مک ‌للان از مدل آلفافولد AlphaFold3) ۳) استفاده کرد تا پیش‌بینی کند کدام‌یک از حدود ۳۵ پروتئین سطحی ویروس احتمالا به‌طور قوی به پادتن‌های به‌دست‌آمده از بیماران متصل می‌شوند. این مدل با اطمینان بالا پروتئینی به نام OPG153 را شناسایی کرد و آزمایش‌های آزمایشگاهی این پیش‌بینی را تایید کردند. این یافته نشان داد که OPG153 می‌تواند یک هدف ارزشمند برای توسعه درمان‌های مبتنی بر پادتن یا برای طراحی نوع جدیدی از واکسن باشد که سیستم ایمنی را برای مقابله با آبله میمونی فعال می‌کند.

مک‌للان می‌گوید: بدون هوش مصنوعی، پیدا کردن این هدف، سال‌ها طول می‌کشید. واقعا هیجان‌انگیز بود، چون هیچ‌کس پیش از این آن را برای توسعه واکسن یا پادتن در نظر نگرفته بود. هرگز نشان داده نشده بود که هدف پادتن‌های خنثی‌کننده باشد.

از آن‌جا که آبله میمونی ارتباط نزدیکی با ویروسی دارد که باعث آبله می‌شود، این کشف ممکن است از ایجاد واکسن‌ها یا درمان‌های بهبودیافته برای آبله نیز پشتیبانی کند؛ بیماری‌ای که به‌دلیل سهولت انتقال و نرخ مرگ‌ومیر بالا همچنان نگران‌کننده است.

به‌سوی واکسن‌های نسل بعد و درمان‌های مبتنی بر پادتن

این گروه اکنون در حال بهینه‌سازی نسخه‌هایی از آنتی‌ژن و پادتن‌هاست که در مقایسه با گزینه‌های کنونی مبتنی بر ویروس‌های تضعیف‌شده آبله‌ای، می‌توانند مؤثرتر، ارزان‌تر و تولیدشان آسان‌تر باشد. هدف بلندمدت آن‌ها آزمایش این آنتی‌ژن‌های واکسن آبله میمونی و آبله و همچنین درمان‌های پادتن‌محور در انسان‌هاست.

مک‌للان راهبرد آن‌ها را واکسن‌شناسی معکوس می‌نامد. او می‌گوید: ما از افرادی شروع کردیم که از عفونت ویروس آبله میمونی جان سالم به در برده بودند، پادتن‌هایی را که بدن آن‌ها به‌طور طبیعی تولید کرده بود، جدا کردیم و سپس به‌صورت معکوس بررسی کردیم که کدام بخش از ویروس به‌عنوان آنتی‌ژن برای آن پادتن‌ها عمل کرده است. بعد آنتی‌ژن را مهندسی کردیم تا پادتن‌های مشابهی را در موش‌ها برانگیزد.