Penn Üniversitesi'nde yeni antibiyotikler tasarlayan yapay zekâ geliştirildi

ABD'deki Penn Üniversitesi'nde görevli araştırmacılar, ApexGO adlı yeni bir yapay zekâ geliştirdi. Araştırmacıların “yapay zekâ destekli antibiyotik mühendisliği” olarak tanımladığı ApexGO, yeni antibiyotik adayları tasarlayan ve bunları adım adım optimize eden bir sistem sunuyor.

Sistem, büyük moleküler veritabanlarını taramak yerine başlangıçta kusurlu kabul edilen bir antimikrobiyal peptit dizisini alıyor ve bunu döngüsel şekilde geliştiriyor. Yapay zekâ önce mevcut dizide hangi değişikliklerin yapılabileceğini öneriyor, ardından bu değişikliklerin bakterilere karşı etkinliği nasıl etkileyeceğini tahmin ediyor. Daha sonra en umut verici modifikasyonlar seçilerek süreç yeniden başlatılıyor. Böylece sistem, peptitleri adım adım daha etkili antibiyotik adaylarına dönüştürüyor.

Araştırmacılara göre bu yaklaşımın en önemli avantajlarından biri, olası moleküler kombinasyonların devasa büyüklüğünü daha yönetilebilir hâle getirmesi. Çünkü kısa uzunlukta bir peptit dizisi bile milyonlarca farklı varyasyona sahip olabiliyor. Bu kadar büyük bir kimyasal uzayı rastgele taramak pratikte mümkün değil. ApexGO bu problemi çözmek için Bayes optimizasyonu adı verilen istatistiksel bir yöntem kullanıyor. Sistem bir yandan daha önce başarılı sonuç veren bölgeleri incelemeye devam ederken diğer yandan daha önce keşfedilmemiş moleküler alanları da araştırıyor. Böylece hem güvenli bölgelerde ilerleyebiliyor hem de potansiyel olarak daha güçlü antibiyotik adayları keşfedebiliyor.

Ayrıca Bkz.Google destekli şirket, yapay zeka ile tüm hastalıkları tedavi edecek

Çalışmanın kıdemli yazarlarından Jacob R. Gardner sistemin yalnızca teorik hesaplamalar yapmadığını, laboratuvar ortamında gerçek biyolojik sonuçlar da üretebildiğini vurguluyor. Nitekim araştırmanın en dikkat çekici kısmı da laboratuvar ve hayvan deneylerinden gelen sonuçlar oldu. Araştırmacılar tarafından paylaşılan verilere göre ApexGO tarafından tasarlanan peptitlerin yüzde 85’i bakteriyel büyümeyi engellemeyi başardı. Dahası bu peptitlerin yüzde 72’si, başlangıçta kullanılan dizilerden daha güçlü antimikrobiyal performans gösterdi. Yapay zekânın geliştirdiği iki farklı aday bileşik fareler üzerinde de test edildi. Sonuçlar, bu adayların çok ilaca dirençli enfeksiyonlara karşı kullanılan güçlü antibiyotiklerden biri olan Polymyxin B ile benzer düzeyde bakteri azalması sağlayabildiğini ortaya koydu.

Araştırmacılar her ne kadar sonuçların umut verici olduğunu söylese de geliştirilen adayların henüz erken aşamada olduğunun altını çiziyor. Çünkü klinik kullanıma geçilebilmesi için bu peptitlerin toksisite, kararlılık ve insan vücudundaki dayanıklılık gibi pek çok açıdan daha fazla geliştirilmesi gerekiyor. Ancak ekip, ApexGO’nun yalnızca antibiyotik geliştirme alanıyla sınırlı kalmayacağını düşünüyor. Gelecekte aynı metodolojinin bağışıklık sistemi düzenleyicileri, kanser hedefleme peptitleri ve farklı biyomedikal uygulamalar için de kullanılabileceği belirtiliyor.