Carané panliti migunakaké Codex lan ChatGPT kanggo nggolèki molekul antimikroba anyar

Mikroba tahan obat, kalebu baktèri, jamur, parasit, lan virus, dadi ancaman global sing saya gedhé. Udakara limang yuta pati ing taun 2021 ana gegayutané⁠(mbukak ing jendhela anyar) karo resistansi antimikroba ing baktèri—cacah taunan iki diprakirakaké mundhak dadi tikel loro ing taun 2050. Butuh wektu pirang-pirang taun kanggo nemokaké molekul sing duwé potènsi dadi antimikroba. Para panliti migunakaké AI kanggo nyepetaké tahap awal panemuan iki.

“Miturut panemuku, resistansi antimikroba minangka salah siji ancaman eksistensial paling gedhé tumrap manungsa,” ujare César de la Fuente⁠(mbukak ing jendhela anyar), ahli biotéknik sing laboratorium lintas disipliné nggolèki calon antimikroba. “Nanging, wis 50 taun iki durung ana golongan antibiotik anyar.”

Akèh-akèhé pangembangan antimikroba modhèren ngarah ing modifikasi obat sing wis ana utawa nggolèki saka golongan bahan kimia sing wis dikenal. Nanging, asil saka cara iki saya suwé saya suda.

Laboratoriumé de la Fuente miwiti saka papan sing durung akèh ditliti: kodhe panguripan. Gagasan utama ing karya iki yaiku biologi minangka sistem informasi. “Nukléotida sing nyusun DNA, uga asam amino sing nyusun protèin lan péptida, bisa diibarataké kaya aksara,” ujare de la Fuente. “Kanthi nganggep biologi minangka informasi, kita bisa ngembangaké cara kanggo miwiti maca prinsip pangaturan urip sing ngasilaké molekul fungsional.”

Modhèl pamulangan jero duwèké laboratorium dilatih kanggo ngenali pola ing urutan biologis, saéngga bisa nlusuri set data genom lan protèin sing jembar kanggo nemokaké calon antimikroba. Cara iki bisa nyuda wektu panggolèkan awal molekul calon saka pirang-pirang taun dadi mung pirang-pirang jam.

Saliyane modhèl AI gawéané dhéwé, laboratorium iki migunakaké ChatGPT lan Codex kanggo ngrembug hipotesis, nulis lan nyampurnakaké kodhe, ngolah set data, nganalisis asil, lan nggayutaké gagasan saka manéka disiplin ilmiah.

Mung sapérangan cilik genom sing fungsiné wis dimangertèni kanthi cetha, lan luwih sithik manèh sing ngodhe molekul kanggo nglawan mikroba panyebab infèksi. Tantangané yaiku ngenali pola sing ndadèkaké molekul bisa nduwèni fungsi utawa aktif sacara biologis, banjur nemtokaké endi sing duwé potènsi nglawan mikroba panyebab infèksi.

Wis suwé para ilmuwan nggolèki antimikroba ing tetuwuhan, kéwan, mikroba, gegremet, banyu, lan lemah. Para ilmuwan nglumpukaké sampel, misahaké utawa ngramal molekul calon, banjur nguji kanthi proses bola-bali sing bisa mbutuhaké wektu pirang-pirang taun.

Basis data digital genom lan protèin saiki ngidini ilmuwan nlusuri wit panguripan kanggo nemokaké senyawa anyar, saéngga cakupan basis data sing bisa dijelajahi saya amba banget. Nanging, informasi sing lubèr kuwi uga nggawa tantangan dhéwé: nemokaké sinyal sing njanjèkaké ing antarane kemungkinan sing ora kaétung.

AI cocog banget kanggo tugas kaya nggolèki dom ing tumpukan damèn iki. AI bisa mindhai set data sing gedhé banget, ngenali pola sing bisa uga angel ditemokaké panliti, lan milih saklompok calon sing isih bisa dikelola kanggo diuji ing èkspèrimèn.

Nanging, nemokaké calon sing njanjèkaké durung mesthi ateges calon kuwi bakal dadi obat sing ampuh.

Para ilmuwan luwih dhisik kudu mesthèkaké yèn molekul calon bisa matèni mikroba sasaran, nemtokaké cacah sing dibutuhaké supaya ampuh, lan nguji pangaruhé marang sèl manungsa. Sabanjuré, ahli kimia bisa ngoptimalaké molekul kuwi kanggo ningkataké efektivitas, keamanan, utawa kestabilané.

Pangujian sabanjuré nliti dosis sing njalari calon dadi beracun, sepira gampang mikroba dadi resistan marang molekul kuwi, lan kepriyé calon kasebut obah ing njero awak. Tim uga nemtokaké cara sing linuwih kanggo ngasilaké molekul kasebut. Calon sing kasil ngliwati alangan iki isih kudu ngalami tinjauan regulator lan uji klinis sadurungé bisa diwènèhaké marang pasien minangka obat antimikroba sing wis disarujuki.

Kanggo de la Fuente, iki sebabé AI lan biologi laboratorium kudu maju bebarengan. “Èkspèrimèn ing donya nyata wigati kanggo mbuktèkaké ramalan AI,” ujare. “Iki bakal wigati banget kanggo èlmu panguripan ing taun-taun sabanjuré, yèn kita kepéngin terus mbukak sethithik saka pangertèn kita ngenani biologi, sing dadi perkara paling rumit ing donya.”

Laboratoriumé njelajah genom organisme sing isih urip lan sing wis cures kanggo nggolèki molekul calon. Nlusuri genom kasebut, mangertèni kepriyé protèin sing dikodhe kawangun lan nduwèni fungsi, uga nemtokaké apa sing ditindakaké molekul kasebut, mbutuhaké kaprigelan saka manéka bidang.

“Klompok kita pancèn lintas disiplin banget, mula anggotané asalé saka biologi, kimia, èlmu komputer, lan rékayasa,” ujare de la Fuente. Sawetara anggota laboratorium trampil banget ing pamrograman, nanging ora pati ngerti biologi utawa kimia, lan semono uga kosok balèné. Codex lan ChatGPT mbantu nyambungaké kakurangan kasebut, saéngga ahli biologi bisa gawé program lan programer bisa ngrampungaké masalah biologi. Kanthi mangkono, AI nyuda alangan ing antarane disiplin ilmiah.

Iki mbantu anggota laboratorium nyinaoni topik sing durung dimangertèni nanging dibutuhaké kanggo karya lintas disiplin, njlentrehaké istilah, mbandhingaké cara saka manéka bidang, lan nata gagasan kanggo panemuan obat. Liyané migunakaké AI kanggo ngundhuh, nata, lan ngolah wiwitan set data genom sing gedhé. ChatGPT uga ngidini anggota laboratorium makarya nganggo basa ibuné, saéngga alangan suda lan alur kerja luwih cepet.

De la Fuente migunakaké ChatGPT minangka mitra kanggo ngrembug gagasan. Dhèwèké tetep ngembangaké gagasan bareng kanca-kancané, nanging uga ngajèni kemampuan AI kanggo mbantu ngrumusaké hipotesis. Dhèwèké uga seneng amarga bisa ngaksès informasi saka saindenging donya mung kanthi ngeklik tombol.

“Papan kerja ChatGPT kita nampa pamrayoga saka wong-wong sing nduwèni cara mikir béda ngenani masalah sing lagi kita upayakaké kanggo dirampungaké,” ujare de la Fuente. Anggota laboratorium nglebokaké gagasan sing apik lan ala, saéngga dadi papan kanggo ijol pamikir bebarengan.

Nanging, dhèwèké ngélingaké supaya ora mung ngendelaké AI. “Mesthiné, akurasiné kudu tansah dipriksa manèh,” ujare de la Fuente.

Senadyan mangkono, dhèwèké ngajèni kemampuan AI kanggo mbantu panliti njelajah tapel wates antarane disiplin ilmiah. “Ing kono terobosan anyar ngentèni ditemokaké. Terobosan kuwi sejatiné ana ing tapel wates antarbidang sing arang ditekani wong.”

Dhèwèké nganggep karya iki minangka pérangan saka tradhisi ilmiah sing wis lumaku adoh luwih suwé. “Kita tansah ngendelaké piranti lan mesin kanggo mangertèni donya ing saubengé kita,” ujare de la Fuente. “Téleskop madhangi jagat raya, déné mikroskop mbukak donya sing ora kasatmata.” Saiki mesin mbantu panliti mangertèni, ngramal, lan ngrékayasa biologi. “Kuwi inti saka kabèh karya kita,” ujare.