एक संकट जो नए दृष्टिकोण की मांग कर रहा है
दुनिया प्रभावी एंटीबायोटिक्स से बाहर निकल रही है, और परिणाम पहले से ही मानव जीवन में मापे जा रहे हैं। रोगाणुरोधी प्रतिरोध, बैक्टीरिया और अन्य रोगजनकों की उन्हें मारने के लिए डिज़ाइन की गई दवाओं के खिलाफ बचाव विकसित करने की क्षमता, सालाना अनुमानित 1.27 मिलियन जीवन का दावा करता है और दुनिया भर में लगभग पांच मिलियन मौतों में योगदान देता है। नई एंटीबायोटिक दवाओं की पाइपलाइन दशकों पहले की तुलना में एक अंश तक धीमी हो गई है, क्योंकि फार्मास्यूटिकल कंपनियों ने अपने शोध निवेश को अधिक लाभदायक चिकित्सीय क्षेत्रों की ओर स्थानांतरित कर दिया है। इस बढ़ते संकट में पेनसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक सीज़र डे ला फ्यूएंटे ने प्रवेश किया है, जो मौलिक रूप से यह पुनर्कल्पना कर रहे हैं कि एंटीबायोटिक्स कहाँ से आते हैं और उन्हें कैसे खोजा जाता है।
डे ला फ्यूएंटे का दृष्टिकोण दवा खोज में एक प्रतिमान परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। मिट्टी के नमूनों और सूक्ष्मजैविक संस्कृतियों की रोगाणुरोधी गतिविधि के लिए जांच के पारंपरिक मार्ग का पालन करने के बजाय, एक विधि जिसने बीसवीं शताब्दी के मध्य में अपने स्वर्ण युग के बाद से घटते रिटर्न दिए हैं, उन्होंने कृत्रिम बुद्धिमत्ता की ओर रुख किया है ताकि विशाल जैविक डेटाबेस की खोज की जा सके जिसे कोई भी मानव शोधकर्ता मैनुअली विश्लेषण नहीं कर सकता। परिणाम चौंकाने वाले रहे हैं, संभावित एंटीबायोटिक यौगिकों को उजागर करते हुए जो ऐसी जगहों में छिपे हुए हैं जहां किसी को देखने का विचार नहीं आया था।
विलुप्ति के जीनोम को खनन करना
डे ला फ्यूएंटे की सबसे उल्लेखनीय अनुसंधान दिशाओं में से एक विलुप्त जीवों के जीनोम में रोगाणुरोधी पेप्टाइड्स की खोज करना शामिल है। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए जो एंटीबायोटिक गतिविधि से जुड़ी संरचनात्मक विशेषताओं को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किए गए हैं, उनकी टीम ने निएंडरथल, डेनिसोवन और अन्य प्राचीन होमिनिन्स के पुनर्निर्मित आनुवंशिक अनुक्रमों का विश्लेषण किया है। एआई ने पेप्टाइड्स की पहचान की जो, प्रयोगशाला में संश्लेषित होने पर, आधुनिक दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के खिलाफ वास्तविक रोगाणुरोधी गतिविधि दिखाती हैं।
यह अवधारणा सुरुचिपूर्ण और उत्तेजक दोनों है। ये प्राचीन जीव सैकड़ों हजार वर्षों की प्राकृतिक चयन के माध्यम से रोगाणुरोधी बचाव विकसित करते हैं, लेकिन शामिल विशिष्ट पेप्टाइड्स तब विज्ञान के लिए खो गए जब प्रजाति विलुप्त हो गई। पुनर्निर्मित जीनोम में इन यौगिकों की पहचान करने के लिए एआई का उपयोग करके, डे ला फ्यूएंटे प्रभावी रूप से एक औषधीय संग्रह को पुनर्जीवित कर रहे हैं जिसे स्थायी रूप से खो माना जाता था। यह आणविक पुरातत्व का एक रूप है, कम्प्यूटेशनल उपकरणों का उपयोग करके गहरे अतीत से चिकित्सीय मूल्य निकालना।
यह दृष्टिकोण होमिनिन्स तक सीमित नहीं है। डे ला फ्यूएंटे की टीम ने अपनी खोज को ऊनी मैमथ, प्राचीन समुद्री जीवों और अन्य विलुप्त प्रजातियों के जीनोम तक विस्तारित किया है, प्रत्येक एक अद्वितीय विकासवादी वंश का प्रतिनिधित्व करता है जो अभिनव कार्य तंत्र के साथ रोगाणुरोधी यौगिकें विकसित कर सकता है। स्रोतों की विविधता एक रणनीतिक लाभ है, क्योंकि बैक्टीरिया के पास पहले से मौजूद प्रतिरोध होने की संभावना कम है ऐसे यौगिकों के प्रति जिनका उन्हें कभी सामना नहीं हुआ।
फार्मेसी के रूप में मानव शरीर
एक समानांतर अनुसंधान पंक्ति में, डे ला फ्यूएंटे ने एआई का ध्यान अंदर की ओर कर दिया है, मानव शरीर द्वारा उत्पादित प्रोटीन और पेप्टाइड्स की जांच करते हुए। मानव प्रोटिओम हजारों प्रोटीन युक्त है जो संरचनात्मक समर्थन से लेकर प्रतिरक्षा रक्षा तक विभिन्न जैविक कार्य करते हैं। मशीन लर्निंग मॉडल के साथ इन प्रोटीन का विश्लेषण करते हुए, उनकी टीम ने ऐसे टुकड़ों की पहचान की है जो रोगाणुरोधी गुण प्रदर्शित करते हैं लेकिन कभी संभावित दवा उम्मीदवार के रूप में पहचाने नहीं गए थे।
इस खोज के गहन निहितार्थ हैं। यदि प्रभावी एंटीबायोटिक्स मानव प्रोटीन से प्राप्त किए जा सकते हैं, तो वे जैव-संगतता के संदर्भ में फायदे प्रदान कर सकते हैं और कम दुष्प्रभाव। प्रतिरक्षा प्रणाली संक्रमण के खिलाफ अपनी पहली पंक्ति की रक्षा के रूप में रोगाणुरोधी पेप्टाइड्स का उपयोग करती है; डे ला फ्यूएंटे का काम सुझाता है कि शरीर में रोगाणुरोधी यौगिकों का एक बहुत बड़ा शस्त्रागार हो सकता है, पहचाने जाने और चिकित्सीय एजेंटों में विकसित होने के लिए प्रतीक्षा कर रहा है।
एआई कैसे काम करता है
डे ला फ्यूएंटे के अनुसंधान के केंद्र में मशीन लर्निंग प्रणाली एक पेप्टाइड के अमीनो एसिड अनुक्रम और इसकी रोगाणुरोधी गतिविधि के बीच संबंध सीखकर संचालित होती है। ज्ञात रोगाणुरोधी पेप्टाइड्स और उनके गुणों के डेटाबेस पर प्रशिक्षित, मॉडल विभिन्न प्रकार के रोगजनकों के खिलाफ गतिविधि की भविष्यवाणी करने वाली संरचनात्मक विशेषताओं की समझ विकसित करते हैं। वे तब नए अनुक्रमों को स्कैन कर सकते हैं, चाहे प्राचीन जीनोम, मानव प्रोटीन या पर्यावरणीय डीएनए से, और प्रत्येक उम्मीदवार के लिए संभावना प्रदान कर सकते हैं कि इसमें उपयोगी रोगाणुरोधी गुण होंगे।
इस कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण के पैमाने से ही यह परिवर्तनकारी है। पारंपरिक एंटीबायोटिक जांच एक वर्ष में कुछ हजार यौगिकों का मूल्यांकन कर सकती है। डे ला फ्यूएंटे की एआई प्रणाली दिनों में लाखों उम्मीदवार अनुक्रमों का विश्लेषण कर सकती है, सैकड़ों आशाजनक लीड्स की पहचान कर सकती है प्रयोगशाला परीक्षण के लिए। यह खोज प्रक्रिया के नाटकीय त्वरण रोगाणुरोधी प्रतिरोध संकट की तात्कालिकता को देखते हुए महत्वपूर्ण है।
एक बार जब आशाजनक उम्मीदवार की कम्प्यूटेशनल रूप से पहचान की जाती है, तो टीम उन्हें प्रयोगशाला में संश्लेषित करती है और दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के पैनलों के खिलाफ परीक्षण करती है। पारंपरिक जांच तरीकों की तुलना में हिट दर काफी अधिक रहा है, एआई की विशाल डेटाबेस से वास्तविक रोगाणुरोधी यौगिकों की पहचान करने की क्षमता को मान्य करता है। जो प्रयोगशाला में गतिविधि दिखाते हैं वे फिर पशु मॉडल में सुरक्षा और प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए और परीक्षण के माध्यम से आगे बढ़ते हैं।
खोज से प्रभाव तक
कम्प्यूटेशनल खोजों को नैदानिक उपचार में अनुवादित करने की चुनौती महत्वपूर्ण रहती है। दवा विकास एक लंबी और महंगी प्रक्रिया है, और आर्थिक प्रोत्साहन जो फार्मास्यूटिकल कंपनियों को एंटीबायोटिक्स से दूर ले गए हैं वे बड़े हिस्से में अपरिवर्तित रहते हैं। डे ला फ्यूएंटे नए वित्तपोषण मॉडल की आवश्यकता के बारे में मुखर रहे हैं, जिसमें सरकार समर्थित खींच प्रोत्साहन शामिल हैं जो नई एंटीबायोटिक्स के लिए एक बाजार की गारंटी देते हैं, यह सुनिश्चित करने के लिए कि आशाजनक खोजें प्रयोगशाला में नहीं मरती हैं।
इन चुनौतियों के बावजूद, यह काम एक ऐसे क्षेत्र में वास्तविक आशावाद का कारण का प्रतिनिधित्व करता है जिसे दशकों से निराशावाद द्वारा परिभाषित किया गया है। यह प्रदर्शित करके कि एआई संभावित रोगाणुरोधी यौगिकों के ब्रह्मांड को नाटकीय रूप से विस्तारित कर सकता है, डे ला फ्यूएंटे ने एक दरवाजा खोल दिया है जिससे अन्य शोधकर्ता चल रहे हैं। दुनिया भर की टीमें समान कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण अपना रही हैं, एक बढ़ता हुआ वैश्विक प्रयास बना रही हैं जो अंत में प्रतिरोधी संक्रमणों के उद्भव और उन्हें इलाज करने के लिए नई दवाओं के विकास के बीच के अंतर को बंद करना शुरू कर सकता है।
यह दृष्टिकोण महत्वाकांक्षी है लेकिन वास्तविक परिणामों पर आधारित है। भविष्य की एंटीबायोटिक्स विलुप्त प्रजातियों के जीनोम से आ सकती हैं जो हजारों साल पहले गायब हो गई थीं, हमारे अपने शरीर के प्रोटीन से, या विशाल मेटाजेनोमिक डेटाबेस से जो पृथ्वी के हर इकोसिस्टम की सूक्ष्मजैविक विविधता को सूचीबद्ध करता है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता के लिए धन्यवाद, हमारे पास अब उन्हें खोजने के उपकरण हैं।
यह लेख एमआईटी टेक्नोलॉजी रिव्यू की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
