ระบบเอไอค้นพบ ยาปฏิชีวนะ ชนิดใหม่มีฤกธิ์แรงฆ่าเชื้อโรคดื้อยา

 

 

ภาพแถวบนแสดงฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะใหม่ ฮาลิซิน ที่กำจัดเชื้อ อี. โคไล ได้หมด เมื่อเปรียบเทียบกับยาปฏิชีวนะที่ใช้กันปัจจุบัน ซิโปรฟล็อกซาซิน (ciprofloxacin) ซึ่งเริ่มใช้ไม่ได้ผลกับแบคทีเรียหลายชนิดเพราะดื้อยา ภาพโดย Collins Lab ของสถาบัน MIT

 

งานวิจัยตีพิมในวารสารทางวิชาการ Cell ของนักวิทยาศาสตร์จาก สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์ หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ เอ็มไอที ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของอัลกอริทึมที่เรียนรู้ด้วยตัวเองที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อค้นหา สารประกอบที่มีคุณสมบัติเป็นยาปฏิชีวนะมีประสิทธิภาพชนิดใหม่

ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการของยาปฏิชีวนะที่ค้นพบโดยระบบเอไอพบว่า ยาชนิดใหม่สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคที่สร้างปัญหาให้กับผู้คนส่วนใหญ่ได้เกือบหมด และรวมถึงสายพันธุ์ของเชื้อแบคทีเรียบางชนิดที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะที่มีอยู่ปัจจุบันเกือบทั้งหมด นอกจากนั้นการทดลองในหนูพบว่า ยาชนิดใหม่สามารถกำจัดการการติดเชื้อได้จริงอีกด้วย

นับตั้งแต่ อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิ่ง ค้นพบยา เพนิซิลิน ซึ่งเป็นยายาปฏิชีวนะตัวแรกได้เป็นครั้งแรกในปี 1928 นักวิทยาศาสตร์ทำงานกันอย่างหนักเพื่อคิดค้นยาปฏิชีวนะตัวใหม่ ๆ เนื่องจากแบคทีเรียมีความสามารถในการวิวัฒนาการตัวเองเพื่อต่อต้านยาปฏิชีวนะที่ใช้กันอย่างกว้างขวางได้อย่างรวดเร็ว

ยาปฏิชีวนะที่สามารถรักษาการติดเชื้อแบคทีเรียจะทำงานได้ไประยะหนึ่ง แต่ในที่สุดแบคทีเรียก็สามารถวิวัฒนาการตัวเองจนมีความต้านทานต่อการใช้งานยาปฏิชีวนะหลายชนิด หรือแม้แต่ทุกชนิด การพัฒนายาปฏิชีวนะเพื่อต่อสูกับเชื้อแบคทีเรียปรับเปลี่ยนตัวเองอยู่เสมอและอย่างรวดเร็วจำเป็นต้องมีอยู่ต่อไปในอนาคต ปัญหาก็คือ ความสามารถของนักวิทยาศาสตร์เราได้เริ่มที่จะช้าลงและจำกัดเนื่องจากวิวัฒนาการดื้อยาปฏิชีวนะของเชื้อแบคทีเรียเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วขึ้น เหตุผลหนึ่งอาจเนื่องมาจากการใช้ยาปฏิชีวนะมากเกิดความจำเป็นและหรือไม่ถูกต้อง

การคิดค้นผลิตยาใหม่เป็นกระบวนการที่ต้องใช้เวลาและความอุตสาหะอย่างมาก ซึ่งการทำงานอาจต้องใช้เวลาหลายปีหรือแม้แต่หลายทศวรรษในการพัฒนายาใหม่ การค้นหาตัวยาเป็นงานที่ยากลำบากต้องประมวลผลข้อมูลจากคุณสมบัติของโมเลกุลของสารประกอบหลากหลายชนิดเป็นจำนวนมหาศาล

ความสามารถของมนุษย์ถึงแม้จะมีเครื่องมือที่ทันสมัยขึ้นก็มีข้อจำกัด การศึกษาวิจัยนี้นักวิจัยจากสถาบันเอ็มไอที (MIT) และมหาวิทยาลัยฮาร์เวิร์ด (Harvard) ได้สร้างคอมพิวเตอร์อัลกอริทึมที่เรียนรู้ด้วยตัวเองขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่แทนมนุษย์ ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มต้นด้วยการสอนให้อัลกอริทึมเรียนรู้เกี่ยวกับโมเลกุลที่มีคุณสมบัติเป็นยาจำนวน 2,500 โมเลกุล ซึ่งรวมถึงสารประกอบที่ทางสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาสหรัฐฯ หรือ เอฟดีเอ (FDA) อนุมัติให้ใช้เป็นยาและผลิตภัณฑ์อาหารเสริมได้

คอมพิวเตอร์อัลกอริทึมสามารถตรวจหาสารประกอบเคมีได้กว่าร้อยล้านรายการในเวลาไม่กี่วัน คอมพิวเตอร์อัลกอริทึมถูกออกแบบมาค้นหาและให้เลือกสารประกอบที่มีค้นสมบัติเป็นยาปฏิชีวนะที่มีศักยภาพสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียจากสารประกอบที่มีอยู่เดิม เมื่ออัลกอริทึมได้รับการฝึกฝนในการตรวจหาคุณสมบัติของโมเลกุลแล้ว นักวิจัยได้ทดลองให้อัลกอริทึมค้นหาสมบัติเป็นยาปฏิชีวนะกับสารประกอบ 6,000 ชนิด และอัลกอริทึมได้ค้นพบโมเลกุลหนึ่งชนิดที่คุณสมบัติสามารถฆ่าเชื่อแบคทีเรียที่รู้จักกันได้ได้เกือบทุกชนิด

โมเลกุลชนิดที่พบมีชื่อว่า ฮาลิซิน (halicin) ซึ่งตั้งชื่อตามระบบเอไอ HAL จากภาพยนต์เรื่อง A Space Odyssey  ฮาลิซินเคยเป็นสารประกอบที่เคยนำมาตรวจสอบก่อนหน้านี้เพื่อรักษาโรคเบาหวาน ในการทดลองในห้องปฏิบัติการโมเลกุลสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้เกือบทุกชนิดรวมถึง ครอสทริเดียม ดีฟฟิซิล (Clostridium difficile), แอซินีโทแบคเตอร์ บาวมานนี (Acinetobacter baumannii)  และ ไมโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คิวโลซิส (Mycobacterium tuberculosis) ซึ่งรู้จักกันดีว่าเป็นแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะชนิดต่าง ๆ

แบคทีเรียชนิดเดียวที่ฮาลิซินไม่สามารถกำจัดได้คือ ซูโดโมนาส อีรูจิโนสา (Pseudomonas aeruginosa) ซึ่งเป็นเชื้อแบคที่เรียที่แข็งแกร่งและมักจะก่อให้เกิดติดเชื้อในทางเดินปัสสาวะหรือทางเดินหายใจ

จากนั้นทีมของนักวิจัยได้ทำการทดสอบฮาลิซินในหนูที่ติดเชื้อแบคทีเรีย แอซินีโทแบคเตอร์ บาวมานนี (Acinetobacter baumannii) ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะทุกชนิดที่มีอยู่ปัจจุบัน โดยการทาครีมที่มีฮาลิซินการติดเชื้อในหนูได้หายไปอย่างสมบูรณ์ในภายใต้ 24 ชั่วโมง

นักวิจัยกล่าวว่าการทำงานระยะต่อไปจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนา ฮาลิซิน เพื่อใช้เป็นยารักษาโรคสำหรับมนุษย์ นอกจาก ฮาลิซิน แล้วระบบเอไอยังตรวจพบสารประกอบโมเลกุลที่อาจใช้เป็นยาปฏิชีวนะได้อีก 23 ชนิด ซึ่งแปดชนิดแสดงให้เห็นออกฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ และสองชนิดมีฤทธิ์ที่แรงเป็นพิเศษ ซึ่งทีมนักวิจัยจะทำการทดสอบละเอียดต่อไป

 

 

error: กด RightClick แทน