هوش مصنوعی، راز آلزایمر و درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را فاش می‌کند

دانشمندان به کمک هوش مصنوعی و تحلیل کلان‌داده‌ها، به درک عمیق‌تر و دقیق‌تری از مکانیسم‌های مولکولی بیماری آلزایمر دست یافته‌اند. این پیشرفت انقلابی، راه را برای درمان‌های هدفمند و شخصی‌سازی‌شده باز کرده و حتی توصیه‌های ساده‌ای مانند مصرف منظم تخم‌مرغ را بر اساس شواهد علمی جدید تقویت می‌کند.

کشف‌های جدید در مورد آلزایمر و نقش کولین

اطلاعات جدید علمی که عمدتاً مبتنی بر داده‌های هوش مصنوعی در عصر مدل‌های زبانی بزرگ هستند، نشان می‌دهند که بیماری آلزایمر در واقع به پوسیدگی پوشش اطراف نورون‌ها مربوط می‌شود. در همین راستا، تحقیقات پیرامون متابولیسم ترکیب «کولین» (Choline) اهمیت یافته است.

پژوهش‌ها حاکی از آن است که کولین برای عملکرد شناختی حیاتی است و ارتباط بالقوه‌ای بین مصرف متوسط آن و کاهش خطر زوال عقل شناسایی شده است. تخم‌مرغ منبع اصلی کولین است. این ترکیب عملکردهای مهمی دارد؛ به عنوان مثال، کولین پیش‌ساز انتقال‌دهنده عصبی «استیل‌کولین» (Acetylcholine) است که نقش محوری در غشای سلولی ایفا کرده و قدرت محافظت عصبی دارد.

تحول تحقیقات با مدل‌های مبتنی بر داده

قدرت حقیقت‌یابی هوش مصنوعی به دانشمندان اجازه داده است تا فراتر از روش‌های علمی سنتی عمل کنند. «مانولیس کلیس»، استاد دانشگاه ام‌آی‌تی، در سخنرانی اخیر خود توضیح داد که هوش مصنوعی به محققان کمک کرده است تا درک خود از آلزایمر را از یک مدل مبتنی بر فرضیه به یک مدل مبتنی بر داده و از یک مدل همبستگی به یک مدل علیت ارتقا دهند.

ما دوران جدیدی از کلان‌داده‌ها را داریم که به ما امکان می‌دهند یک رویکرد مبتنی بر داده را برای درک مبانی مولکولی و سلولی بیماری آلزایمر در پیش بگیریم. ما در حال حرکت به سمت مدل‌های بنیادین با میلیاردها پارامتر هستیم که به ما امکان می‌دهند تا مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی و زبانی را که سلول‌ها با آن صحبت می‌کنند، به درستی درک کنیم.

مکانیسم مولکولی بیماری: کاهش میلین‌سازی

بررسی هزاران نمونه اهدایی مغز پس از مرگ، دیدگاه جدیدی را برای تحقیقات آلزایمر فراهم کرده است. نتایج نشان داد که افراد مبتلا به آلزایمر، کاهش ساخت «میلین» (Myelin) در اطراف نورون‌های خود را نشان می‌دهند. «الیگودندروسیت‌هایی» (Oligodendrocytes) که نورون‌ها را با میلین می‌پوشانند، دیگر لیپیدهای لازم را منتقل نمی‌کنند. این لیپیدها درون شبکه آندوپلاسمی الیگودندروسیت گیر کرده و منجر به آسیب اضافی می‌شوند.

نکته مهم این است که هر یک از این پدیده‌ها تنها تعداد کمی از مسیرها را در بدن درگیر می‌کنند. این کشف علمی امکان درمان هدفمند و شخصی‌سازی‌شده را با درجه بالایی از دقت فراهم می‌آورد.

کاربرد هوش مصنوعی مولد در کشف دارو

دانشمندان با استفاده از هوش مصنوعی مولد، بازنمایی مشترکی را برای مشاهده محل بروز اختلال در سطح پروتئین ایجاد کرده‌اند. این کار در حوزه شیمی نیز انجام شده و تک‌تک مواد شیمیایی ساخته و آزمایش‌شده توسط انسان‌ها در یک چشم‌انداز شیمیایی واحد قرار گرفته‌اند.

این چشم‌انداز به محققان امکان می‌دهد تا نواحی عملکرد شیمیایی را بررسی کنند و با نمونه‌برداری از اطلاعات نهفته در فضای پنهان، به کشف داروهای جدید بپردازند و آنها را در آزمایشگاه تولید کنند. مدل‌های جدید هوش مصنوعی قادر به درک سوابق، ساختار پروتئین و شیمیایی، و انجام عملیات اتصال دقیق هستند تا ببینند داروها چگونه با حوزه‌های خاص مطابقت دارند.

ارگانوئیدهای مغزی و درمان شخصی‌سازی‌شده

پروفسور کلیس در ادامه توضیح داد که می‌توان درمان‌های جدید را از طریق سنتز سریع طراحی کرده و آن‌ها را در ارگانوئیدهای انسانی آزمایش کرد.

ارگانوئید چیست؟

ارگانوئیدها مجموعه‌های بافتی شبیه به اندام‌های واقعی هستند که دانشمندان آن‌ها را با استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی یا سلول‌های بنیادی پرتوان (سلول‌های بالغ برنامه‌ریزی مجدد شده) تحت شرایط رشد خاص، سازمان‌دهی می‌کنند.

در رویکرد جدید، محققان «فیبروبلاست‌ها» را از پوست بیماران می‌گیرند و آن‌ها را به ارگانوئیدهای مغزی تبدیل می‌کنند. سپس ماتریکس کاملی شامل ۱۰۰ دارو را در ۱۰۰ مغز مجزا از آن بیماران آزمایش می‌کنند. هدف این است که نتایج را در سطوح رونویسی، سلولی و الکتروفیزیولوژیکی مشاهده کرده و بفهمند که شلیک نورون‌ها و سیگنال‌دهی کلسیم چگونه تغییر می‌کند.

این فرآیند منجر به ایجاد یک نمودار مراقبت شخصی برای هر بیمار آلزایمر می‌شود و انقلابی را در مداخلات درمانی به وجود می‌آورد. هوش مصنوعی مولد می‌تواند دقت پیش‌بینی و درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را در اندام‌هایی که تاکنون غیرقابل دسترس باقی مانده بودند، اما اکنون به لطف ارگانوئیدها در حال آشکار شدن هستند، امکان‌پذیر کند.