هوش مصنوعی، تحولی شگرف در حوزه پزشکی ایجاد کرده است. از تشخیص زودهنگام بیماری‌های قلبی با شناسایی ریتم‌های غیرطبیعی گرفته تا تشخیص دقیق سرطان پوست و کشف دارو، هوش مصنوعی به پزشکان در ارائه مراقبت‌های بهتر کمک می‌کند. اما آیا این فناوری می‌تواند به ما در درک عمیق‌تر از ژنوم خود و حتی ویرایش ژن کمک کند؟
شرکت Profluent، پیشتاز در طراحی پروتئین، پاسخ این سوال را مثبت می‌داند. این شرکت با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، در حال مطالعه و تولید پروتئین‌های جدیدی است که در طبیعت وجود ندارند. اخیراً، این تیم تحقیقاتی با الهام از هوش مصنوعی، موفق به طراحی پروتئینی به نام OpenCRISPR-1 شده است.
پروتئین جدیدی که به آن اشاره شده، قرار است به عنوان بخشی از سیستم CRISPR عمل کند. این فناوری در ویرایش ژن به دانشمندان امکان می‌دهد تا با دقت بسیار بالا، بخش‌های خاصی از DNA را برش داده و تغییرات دلخواه را در ژنوم ایجاد کنند. سازندگان این فناوری نوآورانه، به پاس دستاوردهای ارزشمندشان، موفق به کسب جایزه نوبل شیمی در سال 2020 شدند. در واقع، CRISPR به پروتئین‌هایی مانند Cas9 متکی است که مانند قیچی عمل کرده و رشته‌های DNA را به منظور ویرایش ژن و تغییر توالی ژن ها برش می‌دهند.
کاربردهای CRISPR بسیار متنوع هستند. از جمله می‌توان به بهبود محصولات کشاورزی اشاره کرد. به عنوان مثال، با استفاده از CRISPR می‌توان محتوای ویتامین D گوجه‌فرنگی را افزایش داده و زمان گلدهی درختان را به طور قابل توجهی کاهش داد.
تیم تحقیقاتی Profluent با هدف بهبود دقت و کارایی سیستم ویرایش ژنی CRISPR، به سراغ هوش مصنوعی رفت. آنها پایگاه داده‌ای عظیم از 5.1 میلیون پروتئین مشابه Cas9 ایجاد کردند که به طور قابل توجهی بزرگ‌تر از هر پایگاه داده قبلی در این زمینه بود. سپس، با استفاده از یک مدل زبانی بزرگ، به هوش مصنوعی آموزش دادند تا پروتئین‌های جدیدی را طراحی کند که بتوانند با دقت و کارایی بیشتری، ژنوم را ویرایش کنند و بتواند به جای Cas9 در کار CRISPR استفاده شود.
پس از بررسی میلیون‌ها گزینه، محققان موفق به شناسایی پروتئینی جدید به نام OpenCRISPR-1 شدند. این پروتئین نه تنها عملکردی مشابه Cas9 دارد، بلکه دقت آن به طور قابل توجهی بالاتر است. در واقع، OpenCRISPR-1 تنها در مکان‌های مورد نظر ژنوم عمل می‌کند و احتمال ایجاد تغییرات ناخواسته در سایر بخش‌های DNA را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. این ویژگی، یکی از مهم‌ترین چالش‌های موجود در فناوری CRISPR را برطرف کرده و به آن اجازه می‌دهد تا با اطمینان بیشتری در کاربردهای مختلف پزشکی و زیستی مورد استفاده قرار گیرد.
شرکت پروفلوئنت در اقدامی بی‌سابقه، پروتئین جدید خود، OpenCRISPR-1 را به صورت متن‌باز در اختیار جامعه علمی قرار داده است که در اینجا می‌توانید به آنها دسترسی داشته باشید. این تصمیم، نقطه‌عطفی در حوزه ویرایش ژن محسوب می‌شود.
چرا برخی از این فناوری نگرانند؟
هرگونه تلاش برای دستکاری در ساختار ژنتیکی موجودات زنده، به خصوص انسان، به طور طبیعی نگرانی‌هایی را برمی‌انگیزد. تصاویری که از فیلم‌های علمی تخیلی در ذهن تداعی می‌شود، مانند “کودکان حشرات” یا آزمایش‌های وحشتناک “دکتر فرانکنشتاین”، اغلب واکنش‌های احساسی شدیدی را برمی‌انگیزد.
اما در مورد پروژه OpenCRISPR-1، این نگرانی‌ها تا حد زیادی اغراق‌آمیز هستند. شرکت پروفلوئنت تنها از هوش مصنوعی برای تسریع فرایند کشف و طراحی پروتئین‌های جدید استفاده کرده است. به عبارت دیگر، هوش مصنوعی به عنوان ابزاری قدرتمند برای تحلیل حجم عظیمی از داده‌های ژنتیکی عمل کرده و به دانشمندان کمک کرده است تا سریع‌تر و دقیق‌تر به نتایج دلخواه خود دست یابند.
اعضای تیم Profluent در یک پست وبلاگ می‌گویند: «ما از این طریق OpenCRISPR-1 را منتشر می‌کنیم، یک ویرایشگر ژن تولید شده با هوش مصنوعی بسیار کارآمد، برای تسهیل استفاده گسترده و اخلاقی در تحقیقات و برنامه‌های تجاری. هدف ما این است که نوآوری و توسعه در جامعه ویرایش ژن را پیش ببریم تا درمان‌های جدید را برای بیمارانی که نیازهای اساسی برآورده نشده دارند، ارائه دهیم.»
پروفلوئنت معتقد است که فناوری ویرایش ژنی مبتنی بر هوش مصنوعی، راه را برای توسعه درمان‌های ژنتیکی دقیق و سریع برای بیماری‌های شایع هموار خواهد کرد. این شرکت، به جای تمرکز بر آزمایش‌های ژنتیکی با نتایج نامشخص، بر روی ارائه ابزاری قدرتمند و قابل اعتماد برای محققان و دانشمندان تمرکز کرده است.
در همین راستا، پروفلوئنت اخیراً OpenCRISPR-1، یک ویرایشگر ژنی پیشرفته تولید شده با هوش مصنوعی را به صورت آزاد در اختیار جامعه علمی قرار داده است. هدف از این اقدام، تسهیل تحقیقات و توسعه در حوزه ویرایش ژن و در نهایت، ارائه درمان‌های نوین برای بیمارانی است که به آنها نیاز مبرم دارند.
در وبلاگ رسمی شرکت، تیم پروفلوئنت اعلام کرده است: «امیدواریم که با انتشار OpenCRISPR-1، گامی بزرگ در جهت تسریع روند کشف و توسعه درمان‌های ژنتیکی برداشته باشیم. این ابزار قدرتمند، به محققان اجازه می‌دهد تا با دقت و سرعت بیشتری به ویرایش ژنوم پرداخته و در نهایت، به درمان‌های مؤثر برای بیماری‌های ژنتیکی دست یابند.»
منبع: newatlas.com/biology
