محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و مایکروسافت با استفاده از هوش مصنوعی، نسل جدیدی از حسگرهای مولکولی مبتنی بر نانوذرات را طراحی کردهاند که میتواند به تشخیص زودهنگام سرطان کمک کند.
به گزارش ایرنا، تشخیص سرطان در مراحل اولیه به میزان قابل توجهی شانس درمان موفقیت آمیز را افزایش می دهد. با در نظر گرفتن این هدف، تیمی به رهبری Sangeeta Bhatia از MIT و Ava Amini از Microsoft Research یک سیستم مبتنی بر یادگیری عمیق ایجاد کرده اند که می تواند “پپتیدهای” بسیار خاص را برای شناسایی آنزیم های مرتبط با سرطان طراحی کند.
بسیاری از سلول های سرطانی دارای فعالیت بیش از حد آنزیم هایی به نام پروتئاز هستند. این آنزیم ها با بریدن پروتئین ها در اطراف سلول به گسترش و متاستاز سرطان کمک می کنند.
محققان نانوذراتی ایجاد کردند که سطح آن با پپتیدهای خاصی پوشیده شده است. اگر این نانوذرات در بدن با پروتئازهای مرتبط با سرطان مواجه شوند، پپتیدها بریده می شوند و محصولات این فرآیند در ادرار ظاهر می شوند. این سیگنال ها را می توان با یک نوار تشخیصی ساده شبیه به آزمایش بارداری یا حتی یک آزمایش ساده ادرار که در خانه انجام می شود، تشخیص داد.
نقش کلیدی هوش مصنوعی
در مطالعات قبلی، انتخاب پپتیدها اغلب با آزمون و خطا انجام می شد و فاقد ویژگی کافی بود. در این مطالعه، محققان سیستمی به نام CleaveNet را توسعه دادند. یک مدل یادگیری عمیق که توالی اسیدهای آمینه را مانند مدل های زبانی پیش بینی می کند.
با توجه به اینکه تقریباً 10 تریلیون ترکیب ممکن برای یک پپتید دارای تنها 10 اسید آمینه وجود دارد، استفاده از هوش مصنوعی امکان جستجوی سریع و مقرون به صرفه در این فضای عظیم را فراهم می کند.
یک دستاورد تحقیقاتی قابل توجه
به عنوان مثال، تیم تحقیقاتی پپتیدهایی را طراحی کردند که به طور بسیار خاص و کارآمد توسط آنزیمی به نام MMP13 تجزیه می شوند. آنزیمی که نقش مهمی در متاستاز سرطان دارد. این پپتیدها حتی در دادههای آموزشی مدل وجود نداشتند، اما در آزمایشها به دقت عمل کردند.
برنامه های کاربردی آینده
غربالگری سرطان در خانه: تشخیص همزمان و زودهنگام ده ها نوع سرطان با آزمایش ساده ادرار
بهبود درمان ها: استفاده از پپتیدهای هوشمند برای دارورسانی هدفمند فقط در محیط تومور
بیومنگینگ: ایجاد یک اطلس جامع از فعالیت پروتئاز در انواع مختلف سرطان.
به گفته باتیا، هدف نهایی، شناسایی علائم سرطان در حالی که تومور هنوز بسیار کوچک است یا حتی قبل از عود بیماری پس از جراحی است.
این تحقیق نشان می دهد که ترکیب نانوپزشکی و هوش مصنوعی می تواند در تشخیص زودهنگام سرطان انقلابی ایجاد کند. مسیری برای آزمایش ساده، غیرتهاجمی و در دسترس که می تواند جان میلیون ها نفر را نجات دهد.