Sztuczna inteligencja pomoże w produkcji leków

Załamanie się łańcuchów dostaw w ostatnich latach doprowadziło do problemów na rynku leków. Bez względu na to, czy doprowadziła do tego pandemia, czy wojna na Ukrainie, skutki braków są widoczne. Przez lata produkcję przenoszono do Chin ze względu na niskie koszty. Okazało się jednak, że w sytuacji kryzysowej oszczędności uderzyły w rynek leków. Czy innowacja polskiego uczonego pomoże rozwiązać problem. Czy rozwiązaniem okaże się sztuczna inteligencja?

Jak podaje PAP: Zespoły prof. Marty’ego Burke’a i prof. Bartosza Grzybowskiego opisują w „Science”, jak jeszcze bardziej zautomatyzować syntezę ważnej grupy reakcji chemicznych. Konkretnie chodzi o reakcje Suzukiego. W reakcjach takich (Nagroda Nobla 2010) dochodzi do powstania wiązań typu węgiel-węgiel; stosowane są one do rozbudowy łańcucha węglowego, tworzącego oś cząsteczek w związkach organicznych.

Tego typu reakcje pozwalają łatwo łączyć całe bloczki związków chemiczne. Sam profesor Grzybowski mówi, że łączą się one tak łatwo „jak klocki lego”. Z podobnych bloczków można już obecnie złożyć większość leków przeciwnowotworowych. Stosowana metoda sprawia, że znacznie zwiększa się liczba podmiotów mogących dokonywać produkcji komponentów leków.

Kolejnym krokiem do uproszczenia produkcji leków było opracowanie robotów zdolnych do łączenia chemicznych bloczków w zadane substancje. Są one zdolne do tworzenia nawet bardzo skomplikowanych związków organicznych. Roboty posiadają jednak ograniczenia. Każde nowe zadanie musi być zadane im przez człowieka.

Człowiek musi wprowadzać wszelkie dane dotyczące procesu tworzenia określonej substancji. Dotyczy to na przykład temperatury, w której zachodzi dana reakcja, rodzajów stosowanych katalizatorów i rozpuszczalników. Oznacza to, że każda nowa reakcja wymaga wdrażania skomplikowanej procedury i programowania maszyny.

Sztuczna inteligencja nauczy robota wytwarzać składniki leków

Aby usprawnić produkcję leków, naukowcy szukali uniwersalnego zestawu warunków, w których można przeprowadzić możliwie największą grupę reakcji Suzukiego. Umożliwiłoby to produkcję różnych związków bez konieczności całkowitego przeprogramowania robotów. Udało się opracować ogólne warunki dla trzech rodzajów reakcji: syntezy peptydów, kwasów nukleinowych, a także polisacharydów. Dzięki temu odkryciu naukowcy są w stanie produkować fragmenty białek, a nawet fragmenty DNA. Możliwe jest też tworzenie fragmentów DNA nieistniejącego w warunkach naturalnych.

Jak mówi prof. Grzybowski: Na Uniwersytecie Illinois powstało już laboratorium, gdzie studenci wymyślają, jaki chcą związek organiczny chcą uzyskać, naciskają guzik, a następnego dnia dostają fiolkę z substancją, którą chcieli uzyskać – bo robot pospinał dostępne ‚chemiczne bloczki’ w pożądane przez nich związki.

Do poszukiwania uniwersalnych warunków reakcji naukowcy użyli robotów kierowanych przez sztuczną inteligencję. Użyto modułu zaprojektowanego przez zespół prof. Grzybowskiego o nazwie Allchemy. Przewiduje on warunki reakcji niezbędnej do syntezy konkretnego związku, dobiera katalizatory i rozpuszczalniki. Poszukiwanie uniwersalnych warunków dla reakcji odbywało się poprzez sprzężenie robotów ze sztuczną inteligencją. Ta wskazywała jakie reakcje mają przeprowadzić roboty i w jakich warunkach, roboty natomiast informowały, jak reakcja przebiegła. Na tej podstawie algorytm sztucznej inteligencji budował sobie bazę informacji o przebiegu reakcji.

Jak stwierdził profesor Grzybowski: Sterowany przez sztuczną inteligencję proces pętli zamkniętej, za pomocą którego dokonano tego odkrycia, można teraz zastosować do rozwiązywania wielu innych trudnych problemów. Połączenie tego podejścia z podejściem zautomatyzowanej syntezy modułowej może w znacznym stopniu umożliwić odkrywanie nowych funkcji cząsteczek – i to zarówno przez specjalistów, jak i niespecjalistów.

Dzięki zaletom, jakie posiada sztuczna inteligencja, możliwe stanie się tworzenie na żądanie leków, co znacznie ułatwi proces ich wdrażania i produkcji.

Wojciech Ostrowski

Źródło: PAP MediaRoom

Udostępnij