«گالانتامین»(Galantamine) یک داروی رایج است که افراد مبتلا به بیماری آلزایمر و دیگر انواع زوال عقل در سراسر جهان برای درمان علائم بیماری خود از آن منفعت گیری می‌کنند. تشکیل ترکیبات فعال در آزمایشگاه در مقیاس مورد نیاز، از نظر تجاری ساده نیست. ماده مؤثر طی یک فرآیند زمان‌بر از گل نرگس استخراج می‌شود و عوامل غیرقابل پیش‌بینی همانند آب و هوا و کارکرد محصول می‌توانند بر اراعه و قیمت دارو تأثیر بگذارند.

به نقل از ساینس دیلی، پژوهشگران «دانشگاه تگزاس در آستین»(UT Austin)، سیستم‌هایی را از جمله یک سیستم هوش مصنوعی و حسگرهای زیستی درخشان برای مهار میکروب‌ها گسترش داده‌اند که می‌توانند مشکل تشکیل داروها را حل کنند.

پژوهشگران در این پروژه، فرآیندی را با منفعت گیری از باکتری‌های اصلاح‌شده ژنتیکی برای تشکیل پیش‌ساز شیمیایی گالانتامین به گفتن محصول جانبی متابولیسم سلولی طبیعی این میکروب اراعه داده‌اند. این باکتری‌ها طوری برنامه‌ریزی شده‌اند که غذا را به ترکیبات دارویی تبدیل کنند.

«اندرو الینگتون»(Andrew Ellington)، استاد دانشگاه تگزاس در آستین و پژوهشگر ارشد این پروژه، او گفت: مقصد این است که در نهایت داروهایی از این دست را در مقادیر زیاد تخمیر کنیم. این روش، یک منبع قابل مطمعن را تشکیل می‌کند که هزینه تشکیل آن زیاد کمتر است، فصل رشد ندارد و تحت تاثییر خشکسالی یا سیل قرار نمی‌گیرد.

«دنی دیاز»(Danny Diaz)، پژوهشگر مقطع فوق دکتری دانشگاه تگزاس در آستین، یک سیستم هوش مصنوعی را به نام «MutComputeX» ابداع کرد که کلید این فرآیند است. این سیستم، نحوه جهش پروتئین‌ها را در باکتری‌ها برای بهبود کارآیی و دمای عملیاتی آنها به منظور به حداکثر رساندن تشکیل ماده شیمیایی دارویی مورد نیاز اشکار می‌کند.

دیاز او گفت: این سیستم به شناسایی جهش‌هایی پشتیبانی کرد که باکتری‌ها را در تشکیل مولکول مورد نظر کارآمدتر می‌کنند. در برخی موارد، سیستم تا سه برابر زیاد تر از سیستم طبیعی حاضر در گل نرگس کارآمد می بود.

فرآیند مهار میکروب‌ها برای تشکیل محصولات جانبی سودمند، چیز جدیدی نیست. برای مثال، باکتری‌ها به تشکیل پنیر و ماست پشتیبانی می‌کنند. تخمیر میکروبی اکنون برای ساخت انواع خاصی از انسولین برای درمان دیابت مورد منفعت گیری قرار می‌گیرد. هورمون‌ها و پروتئین‌های نوترکیب مورد منفعت گیری در چندین دارو همانند داروهای خودایمنی و حتی واکسن‌ها نیز تحت این فرآیند تشکیل خواهد شد. منفعت گیری از هوش مصنوعی در این فرآیند، نسبتا تازه است و آنچه را که با تخمیر میکروبی مقدور می‌شود، گسترش می‌دهد.

این گروه پژوهشی، باکتری «اشریشیا کلی»(E. coli) را برای تشکیل «۴-O’Methyl-norbelladine» اصلاح ژنتیکی کردند که یک عنصر شیمیایی سازنده گالانتامین است. این مولکول در خانواده‌ای از ترکیبات استخراج‌شده از گل نرگس حاضر است که کاربرد دارویی در درمان بیماری‌هایی همانند سرطان، عفونت‌های قارچی و عفونت‌های ویروسی دارند، اما منفعت گیری از تخمیر میکروبی برای تشکیل یک ماده شیمیایی در این خانواده، یک کار تازه است.

پژوهشگران یک حسگر زیستی فلورسنت را نیز ابداع کردند تا به شدت نشان دهد کدام باکتری، مواد شیمیایی مورد نظر را تشکیل می‌کند و چه مقدار از آن را اراعه می‌دهد. هنگامی که حسگر زیستی با پروتئینی که به طور اختصاصی ساخته شده است، تماس اشکار می‌کند، به رنگ سبز می‌درخشد.

«سایمون دویلزنیتز»(Simon d’Oelsnitz)، پژوهشگر ارشد این پروژه او گفت: حسگر زیستی به ما امکان می‌دهد تا مثالها را در چند ثانیه آزمایش و تحلیل کنیم. این چنین، برنامه یادگیری ماشینی به ما امکان می‌دهد که به راحتی ترکیبات را از ده‌ها هزار مورد به ده‌ها مورد محدود کنیم. این دو در کنار هم، یک سیستم واقعا قوی را راه اندازی خواهند داد.

این پژوهش در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.