الفيروسات التي تهدد البشر تفتح آفاق المستقبل

كتبت: أمنية شكري

استخدم البروفيسور ديفيد بيكر -الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء من جامعة واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية بالتعاون مع البروفيسور سانغ مين لي من قسم الهندسة الكيميائية في جامعة بوهانغ للتكنولوجيا- الذكاء الاصطناعي AI لمحاكاة البنية المعقدة للفيروسات لتطوير منصة علاجية مبتكرة. وتم نشر نتائج أبحاثهما الرائدة في مجلة "Nature" في العدد الصادر بتاريخ 18 من الشهر الحالي. 

صُممت الفيروسات بشكل فريد لتغليف المواد الوراثية داخل أغلفة بروتينية كروية، مما يسمح لها بالتكاثر وغزو الخلايا المضيفة، وغالبًا ما تسبب الأمراض. استلهم الباحثون من هذه البنية المعقدة وسعوا لاستخدام الفيروسات كنماذج لبروتينات اصطناعية. حيث تحاكي هذه "الأقفاص النانوية" سلوك الفيروسات، مما يساهم بشكل فعال في نقل الجينات العلاجية إلى الخلايا، ومع ذلك، تواجه الأقفاص النانوية الحالية تحديات كبيرة، فصغر حجمها يقيد كمية المادة الوراثية التي يمكنها حملها، وتصميمها البسيط لا يعيد إنتاج التعدد الوظيفي للبروتينات الفيروسية الطبيعية.

ولحل هذه القيود، استخدم فريق البحث التصميم الحسابي المدعوم بالذكاء الاصطناعي. وعلى الرغم من أن معظم الفيروسات تظهر بنية متماثلة، فأنها تتمتع أيضًا بعدم تماثل دقيق. باستخدام الذكاء الاصطناعي، أعاد الفريق إنشاء هذه الميزات الدقيقة وصمم بنجاح لأول مرة أقفاص نانوية على شكل رباعي الأوجه، وثماني الأوجه، وعشروني الأوجه. 

تتكون البنية النانوية الناتجة من أربعة أنواع من البروتينات الاصطناعية، وتشكل بنية معقدة تحتوي على ستة واجهات مختلفة بين البروتينات. من بينها، البنية ذات العشرين وجهًا التي يصل قطرها إلى 75 نانومترًا يمكنها احتواء أكثر من ثلاثة أضعاف المادة الوراثية مقارنةً بحاملات الجينات التقليدية مثل الفيروسات المرتبطة بالغدد (AAV)، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في علاج الجينات.

أكد الفحص المجهري الإلكتروني أن الأقفاص النانوية المصممة بالذكاء الاصطناعي حققت البنية المتناسقة الدقيقة المتوقعة. وأثبتت التجارب الوظيفية أيضًا أنها قادرة على توصيل الحمولة العلاجية بشكل فعال إلى الخلايا المستهدفة، مما يمهد الطريق للتطبيقات الطبية العملية.

قال البروفيسور لي: "مع تقدم الذكاء الاصطناعي، أصبح من الممكن تصميم البروتينات الاصطناعية وتجميعها وفقًا لاحتياجات البشر، مما يفتح عصرًا جديدًا. كما نأمل أن تساهم هذه الدراسة في تسريع تطوير علاجات الجينات ودفع الابتكارات التالية في اللقاحات والابتكارات الطبية الحيوية الأخرى".

تم دعم هذه الدراسة من قبل برنامج العلماء الشباب المتميزين التابع لوزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات في كوريا، وبرنامج تطوير تقنيات النانو والمواد، وبرنامج البحث المتقدم العالمي، كما قدم معهد هوارد هيوز الطبي (HHMI) تمويلًا إضافيًا.

المصدر: جمعية الولايات المتحدة الأمريكية لتقدم العلوم American Association for the Advancement of Science

https://www.ebiotrade.com/newsf/2024-12/20241224234027386.htm