يعمل الذكاء الاصطناعي والعلماء البشريون معًا لاكتشاف مجموعات جديدة من أدوية السرطان

يعمل الذكاء الاصطناعي والعلماء البشريون معًا لاكتشاف مجموعات جديدة من أدوية السرطان

اكتشف "عالم الذكاء الاصطناعي" الذي يعمل بالتعاون مع علماء البشر أن مجموعات من الأدوية الرخيصة والآمنة - المستخدمة لعلاج حالات مثل ارتفاع نسبة الكوليسترول في الدم وإدمان الكحول - يمكن أن تكون فعالة أيضًا في علاج السرطان، وهو نهج جديد واعد لاكتشاف الأدوية.

استخدم فريق البحث بقيادة جامعة كامبريدج نموذج اللغة الكبيرة GPT-4 (LLM) لتحديد الأنماط المخفية المدفونة في جبال الأدبيات العلمية لتحديد أدوية السرطان الجديدة المحتملة.

ولاختبار نهجهم، قاد الباحثون GPT-4 لتحديد مجموعات دوائية جديدة محتملة يمكن أن يكون لها تأثير كبير على خط خلايا سرطان الثدي الشائع الاستخدام في الأبحاث الطبية. ووجهوها لتجنب أدوية السرطان القياسية، وتحديد الأدوية التي تهاجم الخلايا السرطانية دون الإضرار بالخلايا السليمة، وإعطاء الأولوية للأدوية التي تكون ميسورة التكلفة والتي وافقت عليها الجهات التنظيمية.

تم بعد ذلك اختبار مجموعات الأدوية المقترحة لـ GPT-4 من قبل علماء بشريين مجتمعة وفردية لقياس فعاليتها ضد خلايا سرطان الثدي.

في الاختبار المختبري الأول، كانت ثلاثة من مجموعات الأدوية الـ 12 المقترحة لـGPT-4 تعمل بشكل أفضل من أدوية سرطان الثدي الحالية. ثم تعلم ماجستير القانون من هذه الاختبارات واقترح أربع مجموعات أخرى، أظهرت ثلاث منها أيضًا نتائج واعدة.

النتائج، ذكرت فيمجلة واجهة الجمعية الملكيةتمثل المثال الأول لنظام الحلقة المغلقة حيث تقوم النتائج التجريبية بتوجيه LLM، ومخرجات LLM - التي يفسرها العلماء البشريون - توجه المزيد من التجارب. ويقول الباحثون إن أدوات مثل LLM لن تحل محل العلماء، ولكنها يمكنها بدلاً من ذلك الإشراف على باحثي الذكاء الاصطناعي، مع القدرة على الظهور والتكيف وتسريع الاكتشاف في مجالات مثل أبحاث السرطان.

غالبًا ما تُرجع LLMs مثل GPT-4 نتائج غير صحيحة تُعرف باسم الهلوسة. ومع ذلك، في البحث العلمي، يمكن أن تكون الهلوسة في بعض الأحيان ميزة إذا أدت إلى أفكار جديدة تستحق الاختبار.

وقال البروفيسور روس كينغ من قسم الهندسة الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية في كامبريدج، الذي قاد البحث: "توفر شهادات الماجستير في القانون الإشرافية طبقة خيالية وقابلة للتطوير من الاستكشاف العلمي ويمكن أن تساعدنا كعلماء بشريين على استكشاف طرق جديدة لم نفكر فيها من قبل". "يمكن أن يكون هذا مفيدًا في مجالات مثل اكتشاف الأدوية، حيث يلزم فحص عدة آلاف من المركبات."

بناءً على مدخلات من العلماء البشريين، اختار GPT-4 أدوية بناءً على التفاعل بين التفكير البيولوجي والأنماط المخفية في الأدبيات العلمية.

ولا تحل هذه الأتمتة محل العلماء، ولكنها طريقة جديدة للتعاون. مسترشدًا بمطالبات الخبراء وردود الفعل التجريبية، تصرف الذكاء الاصطناعي كشريك بحثي لا يكل، حيث كان يتنقل في مساحة هائلة من الفرضيات ويقترح أفكارًا قد يستغرق البشر وقتًا أطول لتحقيقها بمفردهم. "

الدكتور هيكتور زينيل، مؤلف مشارك من جامعة كينغز كوليدج لندن

أصبحت الهلوسة - التي تعتبر عادة عيوبًا - سمة، مما أدى إلى إنشاء مجموعات غير تقليدية تستحق الاختبار والتحقق من صحتها في المختبر. قام العلماء البشريون بفحص الأسباب الميكانيكية وراء اقتراح LLM لهذه المجموعات في المقام الأول، مما أدى إلى تغذية النظام ذهابًا وإيابًا في تكرارات متعددة.

ومن خلال استكشاف أوجه التآزر الدقيقة والمسارات التي تم تجاهلها، ساعد GPT-4 في تحديد ستة أزواج دوائية واعدة، تم اختبارها جميعًا من خلال التجارب المعملية. ومن بين التركيبات، برز سيمفاستاتين (المستخدم عادة لخفض نسبة الكوليسترول) وديسولفيرام (المستخدم في إدمان الكحول) ضد خلايا سرطان الثدي. تُظهر بعض هذه المجموعات إمكانية إجراء مزيد من الأبحاث في مجال التعويضات العلاجية.

وعلى الرغم من أن هذه الأدوية لا ترتبط تقليديًا برعاية مرضى السرطان، إلا أنها يمكن أن تكون علاجات محتملة للسرطان، على الرغم من أنها ستحتاج أولاً إلى إجراء تجارب سريرية واسعة النطاق.

قال زينيل: "تُظهر هذه الدراسة كيف يمكن دمج الذكاء الاصطناعي مباشرةً في الحلقة التكرارية للاكتشافات العلمية، مما يتيح توليد الفرضيات المبنية على البيانات والتحقق من صحتها في الوقت الفعلي".

وقال كينغ: "إن قدرة حاملي شهادات الماجستير في القانون الخاضعين للإشراف على اقتراح فرضيات عبر التخصصات، والنظر في النتائج السابقة، والتعاون في التكرارات عبر حدود جديدة في البحث العلمي". "لم يعد عالم الذكاء الاصطناعي مجرد استعارة دون التحقق التجريبي: بل يمكنه الآن أن يكون متعاونًا في العملية العلمية."

تم دعم البحث جزئيًا من قبل مؤسسة Alice Wallenberg ومجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية في المملكة المتحدة (EPSRC).

مصادر: