طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت ، سرطان دومین عامل مرگومیر در جهان است که سالانه جان نزدیک به ۱۰ میلیون نفر را میگیرد. اما در پشت صحنه بیمارستانها، رقابتی دیگر در جریان است؛ رقابت برای کشف مولکولهایی که بتوانند سلولهای سرطانی را بدون آسیب به بافتهای سالم نابود کنند. به طور سنتی، تولید یک داروی جدید بیش از ۱۰ سال زمان و بالغ بر ۲.۶ میلیارد دلار هزینه دارد، در حالی که بیش از ۹۰ درصد داروها در مراحل آزمایش بالینی با شکست مواجه میشوند.
امروز در هوشروز، بررسی میکنیم که چگونه هوش مصنوعی (AI) با شکستن این سد زمانی و مالی، در حال آغاز عصری جدید در داروسازی است.
چرا فرآیند سنتی کشف دارو با بحران مواجه است؟
در دنیای داروسازی اصطلاحی به نام قانون اروم وجود دارد که معکوس قانون مور است؛ به این معنا که با وجود پیشرفت تکنولوژی، هزینه و زمان تولید دارو به طور تصاعدی افزایش یافته است.
- پیچیدگی بیولوژیکی: سرطان یک بیماری واحد نیست، بلکه مجموعهای از صدها بیماری با جهشهای ژنتیکی متفاوت است.
- حجم عظیم دادهها: تحلیل میلیونها تعامل پروتئینی از توان مغز انسان خارج است.
- نرخ شکست بالا: بسیاری از داروها در محیط آزمایشگاهی (In vitro) عالی عمل میکنند اما در بدن انسان (In vivo) سمی یا بیاثر هستند.
در اینجاست که رسانه هوشروز به نقش کلیدی الگوریتمهای هوشمند اشاره میکند. هوش مصنوعی میتواند با تحلیل الگوهای پنهان در دادههای ژنومیک، مسیری را که پیمودنش سالها طول میکشید، در چند هفته طی کند.
هوش مصنوعی چگونه هدفهای سرطانی را شناسایی میکند؟
اولین قدم در کشف دارو، شناسایی “هدف” (Target) است؛ معمولاً پروتئینی که در رشد سلول سرطانی نقش دارد.
| مرحله | روش سنتی | روش هوش مصنوعی (AI-driven) |
|---|---|---|
| شناسایی هدف | فرضیهسازی انسانی و سالها آزمایش | یادگیری ماشین روی بانکهای داده مانند TCGA |
| غربالگری مولکولی | تست فیزیکی هزاران ترکیب | غربالگری مجازی (Virtual Screening) میلیاردها مولکول |
| بهینهسازی | آزمون و خطای طولانی | پیشبینی دقیق سمیت و اثربخشی با الگوریتم |
الگوریتمهای یادگیری عمیق میتوانند ساختار سهبعدی پروتئینها را پیشبینی کنند. اما پیش از مرحله طراحی دارو، تشخیص دقیق و زودهنگام تومور قدم اول است. امروزه استفاده از ۵ نرمافزار برتر تشخیص بیماری با هوش مصنوعی به رادیولوژیستها و انکولوژیستها این امکان را میدهد که کوچکترین ناهنجاریهای بافتی را شناسایی کرده و دادههای اولیه لازم برای کشف دارو را فراهم کنند.
طراحی مولکولی به کمک هوش مصنوعی مولد (Generative AI)
ما از مرحلهای که هوش مصنوعی فقط “جستجو” میکرد، به مرحلهای رسیدهایم که هوش مصنوعی “خلق” میکند. هوش مصنوعی مولد، مشابه همان تکنولوژی که متن یا تصویر تولید میکند، اکنون قادر است ساختارهای شیمیایی کاملاً جدیدی را طراحی کند که در طبیعت وجود ندارند اما دقیقاً به گیرندههای سلول سرطانی متصل میشوند.
در این فرآیند که به آن طراحی داروی مبتنی بر ساختار (Structure-based drug design) میگویند، AI مانند یک قفلساز عمل میکند که بر اساس شکل قفل (پروتئین سرطان)، کلید (دارو) را طراحی میکند. این رویکرد، پایه و اساس پزشکی دقیق (Precision Medicine) است؛ یعنی تولید داروی مخصوص برای پروفایل ژنتیکی هر بیمار.
مطالعات موردی: موفقیتهای واقعی در Nature و PubMed
بر اساس مقالهای که در نشریه Nature Biotechnology منتشر شده است، شرکتهایی مانند Insilico Medicine توانستهاند اولین داروی طراحی شده توسط هوش مصنوعی را برای بیماریهای فیبروتیک و سرطان به مرحله آزمایش بالینی انسانی برسانند.
فرآیند کشف دارو در ۳۰ روز، تنها یکی از شگفتیهای این فناوری است. این جهش در سرعت فرآیندهای آزمایشگاهی، مشابه الگویی است که در کاربرد هوش مصنوعی در توسعه و ساخت واکسن مشاهده کردیم؛ جایی که تکنولوژیهای مبتنی بر mRNA و هوش مصنوعی توانستند زمان انتظار جهانی برای ایمنی در برابر بیماریها را به شکل بیسابقهای کاهش دهند.
- کاهش هزینه: تخمین زده میشود که هوش مصنوعی میتواند هزینه مراحل اولیه کشف دارو را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.
این دستاوردها نشان میدهند که سلامت دیجیتال دیگر یک رویا نیست، بلکه واقعیتی ملموس است که در آزمایشگاههای پیشرفته جهان در حال وقوع است.
اخلاق و چالشهای هوش مصنوعی در پزشکی دقیق
با وجود تمام پتانسیلها، ما در هوشروز معتقدیم که نباید از چالشها غافل شد:
- سوگیری دادهها (Data Bias): اگر دادههای آموزشی AI فقط مربوط به یک نژاد خاص باشد، داروی تولید شده ممکن است برای سایر نژادها موثر نباشد.
- جعبه سیاه (Black Box): گاهی مشخص نیست چرا هوش مصنوعی یک مولکول خاص را پیشنهاد داده است؛ این موضوع تاییدیه مراجع قانونی مانند FDA را دشوار میکند.
- امنیت دادههای بیمار: حفاظت از اطلاعات ژنتیکی بیماران در سیستمهای ابری هوش مصنوعی حیاتی است.
هوش مصنوعی؛ شتابدهنده نبرد جهانی با سرطان
هوش مصنوعی جایگزین پزشکان و دانشمندان نخواهد شد، بلکه به آنها “قدرتهای مافوق انسانی” برای حل پیچیدهترین معمای زیستی یعنی سرطان میدهد. ما در آستانه دورانی هستیم که در آن درمان سرطان نه یک پروسه عمومی و تهاجمی، بلکه یک مداخله دقیق، شخصیسازی شده و سریع خواهد بود.
امید است با گسترش زیرساختهای هوش مصنوعی در پزشکی در کشورمان، شاهد بهرهمندی بیماران از این تکنولوژیهای نوین باشیم.
سوالات متداول
AI با تحلیل سریع میلیونها داده ژنتیکی، زمان شناسایی مولکولهای دارویی را از چندین سال به چند ماه یا حتی چند هفته کاهش میدهد.
بله؛ با پیشبینی دقیق نتایج و کاهش نرخ شکست در آزمایشگاه، هوش مصنوعی میتواند هزینههای کلان داروسازی را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.
این داروها دقیقاً مانند داروهای سنتی، باید تمام تاییدیه های بالینی و استانداردهای سختگیرانه سازمانهایی مثل FDA را دریافت کنند.
هوش مصنوعی به طراحی درمانهای اختصاصی بر اساس پروفایل ژنتیکی هر بیمار کمک میکند تا بیشترین اثربخشی با کمترین عارضه حاصل شود.
