مدل هوش مصنوعی پیش بینی می کند که کدام کلید سیستم ایمنی قفل ویروس کرونا را باز می کند
با استفاده از روش هوش مصنوعی (AI) که توسط محققان دانشگاه آلتو و دانشگاه هلسینکی توسعه یافته است ، محققان اکنون می توانند سلولهای ایمنی را به اهداف خود پیوند دهند و به عنوان مثال سلولهای سفید خون را که SARS-CoV-2 را تشخیص می دهند جدا نکنند . این ابزار توسعه یافته در درک عملکرد سیستم ایمنی بدن در عفونت ها ، اختلالات خود ایمنی و سرطان کاربردهای گسترده ای دارد.
دفاع ایمنی بدن انسان مبتنی بر توانایی گلبولهای سفید خون در شناسایی دقیق عوامل بیماریزای بیماریزا و شروع واکنش دفاعی در برابر آنها است. دفاع ایمنی قادر است عوامل بیماری زایی را که قبلاً با آنها روبرو شده است ، به یاد بیاورد ، به عنوان مثال ، اثربخشی واکسن ها بر اساس آنها است. بنابراین ، سیستم دفاعی ایمنی دقیق ترین سیستم ثبت بیمار است که تاریخچه ای از تمام عوامل بیماری زا را که یک فرد با آن روبرو بوده را به همراه دارد. بدست آوردن این اطلاعات قبلاً از نمونه های بیمار دشوار بوده است.
سیستم ایمنی یادگیری را می توان تقریباً به دو قسمت تقسیم کرد که سلولهای B مسئول تولید آنتی بادی علیه عوامل بیماری زا هستند ، در حالی که سلولهای T مسئول از بین بردن اهداف آنها هستند. اندازه گیری آنتی بادی ها با روش های سنتی آزمایشگاهی نسبتاً ساده است ، به همین دلیل است که آنتی بادی ها از قبل در بهداشت و درمان استفاده های مختلفی دارند.
Satu Mustjoki ، استاد خون شناسی ترجمه ای می گوید: “اگرچه شناخته شده است که نقش سلول های T در پاسخ دفاعی در برابر ویروس ها و سرطان ضروری است ، اما شناسایی اهداف سلول های T با وجود تحقیقات گسترده دشوار است.”
هوش مصنوعی به شناسایی جفت های جدید قفل کلید کمک می کند
سلول های T اهداف خود را در یک کلید و یک قفل شناسایی می کنند ، جایی که کلید گیرنده سلول T در سطح سلول T است و کلید پروتئین ارائه شده در سطح سلول آلوده است. تخمین زده می شود که یک فرد کلیدهای مختلف سلول T را از تعداد ستاره های موجود در راه شیری به همراه داشته باشد و این امر نگاشت اهداف سلول های T را با تکنیک های آزمایشگاهی دست و پا گیر می کند.
بنابراین محققان دانشگاه آلتو و دانشگاه هلسینکی جفت های قفل کلید را که قبلاً نمایه شده بودند ، مورد مطالعه قرار دادند و توانستند یک مدل هوش مصنوعی ایجاد کنند که می تواند اهداف سلولهای T قبلاً دست نخورده را پیش بینی کند.
“مدل هوش مصنوعی که ایجاد کردیم انعطاف پذیر است و برای هر بیماری زای احتمالی قابل استفاده است – به شرطی که به اندازه کافی جفت قفل کلید داشته باشیم. به عنوان مثال ، وقتی تعداد کافی از این جفت ها در دسترس بود ، ما به سرعت توانستیم مدل خود را برای ویروس کرونا اعمال کنیم. ” و دکترا دانشجوی دانشگاه آلتو.
نتایج مطالعه به ما کمک می کند تا درک کنیم که چگونه یک سلول T قسمت های مختلف کلید خود را برای شناسایی قفل های خود اعمال می کند. محققان بررسی کردند که کدام سلول های T ویروس های رایج مانند ویروس آنفلوانزا ، HI- و هپاتیت B را تشخیص می دهند. محققان همچنین از ابزار خود برای تجزیه و تحلیل نقش سلولهای T در تشخیص هپاتیت B که بعد از پیشرفت هپاتیت به سرطان سلول کبدی توانایی کشتن خود را از دست داده بودند ، استفاده کردند.
این مطالعه در مجله علمی PLOS Computational Biology منتشر شده است .
یک زندگی جدید برای داده های منتشر شده با مدل های جدید AI
ابزارهای تولید شده توسط هوش مصنوعی مباحث تحقیقاتی مقرون به صرفه هستند.
هاری لوهدسمکی ، استاد زیست شناسی محاسباتی و یادگیری ماشین در دانشگاه آلتو ، خاطرنشان می کند: “با کمک این ابزارها ، ما می توانیم از گروه های گسترده بیمار که قبلاً منتشر شده است ، استفاده بهتری کرده و درک بیشتری از آنها کسب کنیم.”
محققان با استفاده از ابزار هوش مصنوعی ، در میان موارد دیگر ، نحوه ارتباط شدت واکنش دفاعی و هدف آن در حالت های مختلف بیماری را کشف کرده اند که بدون این مطالعه امکان پذیر نبود.
“بعنوان مثال ، علاوه بر عفونت COVID19 ، ما نقش سیستم دفاعی را در ایجاد انواع اختلالات خود ایمنی بررسی کرده و توضیح داده ایم که چرا برخی از بیماران سرطانی از داروهای جدید بهره مند می شوند و برخی دیگر از این داروها بهره مند نمی شوند.” د دانشجوی دانشگاه هلسینکی ، در مورد کار آینده با مدل جدید.
