نئاندرتال ها منقرض شده اند، اما مولکول های شان بازگشته اند و ممکن است جان ما را نجات دهند - تور ایران

به گزارش خبرنگاران به نقل از وُکس؛ با این وجود، اگر به جای احیای یک گونه کامل صرفا یک بخش کوچک از آن را احیا کنیم برای مثال یک مولکول از آن گونه را آن وقت چه خواهد شد؟

این کاری است که دانشمندان به تازگی در گروه زیست شناسی دانشگاه پنسیلوانیا انجام داده اند. آنان مولکول هایی با خواص آنتی بیوتیکی موجود در موجودات منقرض شده را احیا نموده اند به ویژه مولکول های موجود در اجداد نزدیک ما یعنی نئاندرتال ها و انسان تباران دنیسووا. نئاندرتال ها 40000 سال پیش منقرض شدند در حالی که انسان تباران دنیسووا ممکن است تا 15000 تا 30000 سال پیش نیز زنده بوده باشند. این پیشرفت درها را به روی دنیای نوین شجاعی از انقراض زدایی مولکولی باز می نماید که نویدبخش پیشرفت های دارویی خواهد بود.

محققان با جمع آوری داده های ژنوم توالی نئاندرتال ها و دنیسووان ها کارشان را شروع کردند که به لطف دیرینه شناسانی که DNA باستانی را از استخوان ها و مصنوعات با زحمت جمع آوری و تجزیه و تحلیل نموده اند در دسترس عموم نهاده شد.

آنان سپس یک مدل هوش مصنوعی را آموزش دادند تا پیش بینی کند که کدام مولکول ها می توانند آنتی بیوتیک های موثر برای انسان های امروزی بسازند. پس از آن که الگوریتم قوی ترین نامزدها را شناسایی کرد محققان آن مولکول ها را در آزمایشگاه ساختند و روی موش های آلوده آزمایش کردند. بر اساس نتیجه مطالعه تازه اجرا شده ای که در مجله Cell Host & Microbe منتشر شده بعضی از مولکول ها به طور موثر با عفونت های باکتریایی مبارزه می کنند. سزار د لا فوئنته یکی از نویسندگان مقاله مرتبط با آن مطالعه به وُکس می گوید:این موضوعی کاملا تازه است. ما اصطلاح انقراض زدایی مولکولی را برای این پدیده در نظر گرفتیم. این اولین مقاله آنالیز شده در این باره است. در نتیجه، برای ما بسیار هیجان انگیز است.

اگر میدان رو به رشد انقراض زدایی مولکولی نتایج پیروزیت آمیز بالینی در انسان به همراه داشته باشد می تواند برای دنیا نیز هیجان انگیز باشد زیرا ما احتیاج فوری به راه های خوبی برای ایجاد آنتی بیوتیک های نو داریم.

ما در حال ورود به دوره پسا آنتی بیوتیک هستیم. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری های ایالات متحده هشدار داده که ما در حال ورود به آن دوره هستیم برهه ای از زمان که آنتی بیوتیک های مان به طور فزاینده ای بی فایده می شوند.

ما این بحران را با استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک ها در درمان انسان، حیوانات و محصولات کشاورزی ایجاد نموده ایم. باکتری ها با داروهای ما سازگار شده اند و به ابر میکروب هایی تبدیل می شوند که می توانند به راحتی سلامت انسان را از بین ببرند. در مدت زمانی که شما برای خواندن این مقاله صرف می کنید یک نفر در ایالات متحده به علت عفونتی که آنتی بیوتیک ها دیگر نمی توانند به طور موثر آن را درمان کنند جان خود را از دست می دهد. در یکی از گزارش های منتشر شده مهم از سوی سازمان ملل متحد در سال 2019 میلادی هشدار داده شده بود که اگر تغییری اساسی در این شرایط ایحاد نکنیم تعداد سالانه مرگ و میر دنیای ناشی از عفونت های مقاوم به دارو ممکن است تا سال 2050 میلادی به 10 میلیون نفر افزایش یابد.

شرکت های بزرگ داروسازی و بیوتکنولوژی آنتی بیوتیک های نو مورد احتیاج برای مقابله با بحران را ایجاد ننموده اند زیرا صرف زمان و تخصیص بودجه زیادی برای انجام تحقیق و توسعه مورد احتیاج است. بیشتر ترکیبات نو با شکست روبرو می شوند. حتی زمانی که با پیروزیت همراه هستند نیز بازده اندک است: یک آنتی بیوتیک به مقدار دارویی که باید روزانه مصرف گردد فروش نمی رود. بنابراین، برای بسیاری از شرکت های داروسازی انگیزه مالی وجود ندارد.

با این وجود، اگر بتوانیم از هوش مصنوعی برای افزایش سرعت کشف آنتی بیوتیک استفاده کنیم می توانیم شرایط را تغییر دهیم. تیم همکار دلا فوئنته این کار را در یک فرآیند دو مرحله ای انجام داد. پروتئین های سلول های ما مانند رشته های بلند هستند. با این وجود، اغلب به وسیله آنزیم ها در نقاطی خاص به قطعات کوتاه بریده می شوند. این قطعات کوتاه یا مولکول های کوچکی که به عنوان پپتید شناخته می شوند می توانند خواص ضد میکروبی داشته باشند. بنابراین، تیم همکار دلا فوئنته یک مدل هوش مصنوعی به نام Pan Cleave را آموزش دادند که می تواند تمام پروتئین های کدگذاری شده در ژنوم را آنالیز نموده و محل اتصال آن پروتئین ها را پیش بینی نماید. بدین ترتیب محققان می توانند پپتیدهای موجود در ژنوم نئاندرتال و دنیسووان را شناسایی کنند. آنان سپس مدل های دیگری را روی پپتیدها اجرا کردند تا پیش بینی کنند که کدام یک از مدل ها خواص ضد میکروبی دارند.

البته همه آن ها به راحتی آب خوردن کار نکردند. زمانی که روی موش های آلوده آزمایش شدند بعضی از پپتیدهایی که پیش بینی می شد نامزدی قوی باشند پیروز به کشتن باکتری ها نشدند. بعضی دیگر موثر بودند اما برای اثربخشی به دوزهای بالایی احتیاج داشتند. این می تواند بدان معنی باشد که محققان باید الگوریتم پیش بینی را اصلاح کنند یا امیدوارکننده ترین پپتیدها را برای موثرتر ساختن آن ها دوباره از نو سامان داده و تجهیز کنند.

محدودیت دیگر این مطالعه آن است که محققان در این باره آزمایشی انجام ندادند که آیا موش های آلوده به پپتیدها مقاومت نشان می دهند یا خیر. د لا فوئنته می گوید:این کاری است که باید در آینده انجام گردد زیرا ساخت یک آنتی بیوتیک نو صرفا برای بدن ما که به زودی در برابر آن مقاوم می گردد فایده ای ندارد.

به گفته جاناتان استوکس استاد بیوشیمی در دانشگاه مک مستر که در این مطالعه شرکت نداشته انقراض زدایی مولکولی در سطوح بالا رویکردی خلاقانه است که می تواند به ما یاری کند تا از تنگناهای فعلی در عرصه کشف خواص دارویی و فراوری دارو عبور کنیم.

او به وُکس می گوید:من فکر می کنم این تکنیک کوشش دیگر برای کشف آنتی بیوتیک را تقویت می نماید تا به ما یاری کنند درمان های ضد باکتریایی نو را از نظر ساختاری و عملکردی کشف کنیم که بر سازوکارهای مقاومت موجود غلبه می کنند.

انقراض زدایی مولکولی می تواند در کنار سایر کوشش ها در استفاده از هوش مصنوعی برای کشف آنتی بیوتیک کار کند. برای مثال، محققان موسسه فناوری ماساچوست (ام آی تی) در سال 2020 میلادی با آموزش هوش مصنوعی خود بر روی مولکول هایی که می دانیم دارای خواص ضد میکروبی هستند نوع نوی از آنتی بیوتیک را کشف کردند. م

حققان آی بی ام (IBM) در سال 2020 میلادی دو پپتید ضد میکروبی نو را در عرض چند روز با آموزش هوش مصنوعی خود بر روی پایگاه داده بسیار گسترده تری از تمام پپتیدهای شناخته شده موجود در طبیعت طراحی کردند. احیای پپتیدهای گذشته به ما امکانات بیش تری برای غربال کردن و کشف بیش تر گنج های مدفون را می دهد. هوش مصنوعی مسئله ای را حل نموده که زیست شناسان را برای 50 سال سرگردان نموده بود.

بازگرداندن مولکول ها از مردگان به چه معناست؟

انقراض زدایی مولکول ها از نگرانی اخلافی مشابه انقراض زدایی یک گونه رنج نمی برد نگرانی ای مشابه آن چه در خصوص دودوها یا ماموت های پشمالوی احیا شده وجود دارد این که حتی اگر آنان بتوانند زنده بمانند در دنیای امروز بدبخت خواهند بود. با این وجود، در سطح فلسفی تعیین نیست که ما باید چگونه درباره کوشش ها برای احیای مولکول هایی فکر کنیم که در حال حاضر در موجودات زنده وجود ندارند. برای مثال، آیا مولکول های منقرض شده برای ثبت اختراع واجد شرایط هستند؟

قانون ثبت اختراع موجود به ما می گوید که هیچ کس نمی تواند مولکول هایی را که در طبیعت وجود دارند ثبت اختراع کند اما به ما نمی گوید که آیا هیچ فردی می تواند مالک حقوق مولکول احیا شده ای باشد که زمانی در نئاندرتال ها بیان می شد یا خیر. مسلما این باید میراث تمام بشریت در نظر گرفته گردد و هیچ فرد یا تجارتی نباید مالک آن باشد.

با این وجود، اگر قانون ثبت اختراع مولکول های انقراض زدایی شده بلاتکلیف باقی بماند آیا این موضوع دانشمندان را از انجام تحقیقات در زمینه انقراض مولکولی - تحقیقاتی که در نهایت می تواند به ما در مقابله با بحران مقاومت آنتی بیوتیکی یاری کند منصرف نخواهد ساخت. دلا فوئنته در این باره که آیا می خواهد حق اختراع کارش را ثبت کند یا خیر به وکس می گوید:نمی دانم.

با این وجود، او اشاره می نماید که در این باره تحقیق خواهد نمود تا بفهمد آیا امکان پذیر است یا خیر. این یک مرز حقوقی نو است و تا به امروز هیچ کس پاسخی برای آن ارائه ننموده است.