"לזהות את מנגנון המוות": מה קורה כשהמחלה הקטלנית ביותר בעולם פוגשת AI?

מחקר חדש בסיוע בינה מלאכותית מציע שיטה מבטיחה לחשיפת האופן המדויק שבו תרופות לשחפת הורגות את החיידקים.

השימוש בכלי החדש, בשם DECIPHAER, זול הרבה יותר מאשר שימוש ברצף RNA (שיטה שמאפשרת לגלות את קיומן ואת כמותן של מולקולות RNA, מולקולה המהווה את אבני הבניין של הריבוזומים, בדגימה ביולוגית), ויכול לחשוף מהר יותר איך טיפולי שחפת פוטנציאליים עובדים בתנאי גידול שונים, זנים גנטיים או שילובי תרופות.

מדובר בפיתוח שמעורר תקווה לאפשרות לפתח תרופות חדשות וטובות יותר למחלה.

שחפת היא המחלה הזיהומית הקטלנית ביותר בעולם- ואחת הקשות ביותר לריפוי. הטיפול הסטנדרטי דורש קוקטייל של מספר תרופות שאותו יש ליטול לפחות במשך חצי שנה. על פי מחקרים, מטופל אחד מכל חמישה לוקה בסוג שחפת העמיד לתרופות.

רזולוציה גבוהה

הכלי מתבסס על מחקר קודם, שבו צולמו תמונות ברזולוציה גבוהה של חיידקי שחפת כשהם מתים במהלך הטיפול. צילומים אלו חושפים רמזים להתנהגותם - כמו, לדוגמה, שינויים בצורת תאי החיידקים או במבנה הפנימי שלהם - הנגרמים עקב שימוש בתרופה.

המדענים, מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת טאפטס בארה"ב, משתמשים בפרופיל המורפולוגי הזה (המתייחס לתמונה מפורטת של צורה ומבנה של האובייקט) כסוג של חקירת "זירת פשע": הם מזרימים לחיידקי השחפת תרופה חדשה, מקפיאים אותם ברגע שהם מתים ומשווים את הנזק שנוצר לתא עם דפוסים שנוצרו לאחר שימוש באנטיביוטיקה.

"אם אתה מטפל בחיידקי שחפת עם תרופה חדשה והיא פועלת באותו אופן כמו תרופות אחרות שהורסות את דופן התא, אז אתה יכול להניח שהיא הורסת את דופן התא גם כן", מסבירה פרופ' ברי אולדרידג', אחת ממחברי המאמר על המחקר ומרצה לביולוגיה מולקולרית ומיקרוביולוגיה בטאפטס. "לשחפת יש כנראה מספר נקודות תורפה שאנחנו יכולים לפגוע בהן בבת אחת, אבל באופן מפתיע קשה להבין בדיוק כיצד תרופה הורגת את התא שהיא מכוונת אליו".

"זה כמו להיכנס לחדר ולראות כיסא הפוך ומנורה שבורה. אפשר להסיק שהתרחש פה קרב, אבל לא מי התחיל אותו או איך הוא התפתח. באותו אופן, מדענים יכולים לדעת מתי תרופה הרגה את התאים, אך ברוב המקרים לא ניתן להבין את השרשרת המדויקת של האירועים המולקולריים, המכונה גם 'מנגנון המוות'", היא הוסיפה.

קפיצת המדרגה

באמצעות בינה מלאכותית, הצוות עשה עכשיו צעד נוסף, וקישר רמזים ויזואליים אלו לקריאות מפורטות של פעילות גנים חיידקיים. החוקרים אימנו את המודל לזהות אילו שינויים מולקולריים, כמו גנים חיידקיים שנדלקים או נכבים, מתרחשים לצד שינויים ויזואליים ספציפיים.

"בעבר, יכולנו לומר רק בגדול איך תרופה הרגה שחפת באמצעות פרופיל מורפולוגי. כעת, אנחנו יכולים להביא תובנות מדויקות יותר לגבי הדרך שבה תרופות משפיעות על התאים ולמה החיידקים מתים", אומרת אולדרידג'.

בבדיקת DECIPHAER, הצוות גילה שתרופת שחפת בפיתוח קליני לא עבדה כצפוי. "בהתבסס על תרכובות דומות קיימות, הנחנו שהתרופה עבדה על ידי הרס דופן התא. אבל היא למעשה הורגת חיידקי שחפת על ידי פגיעה בשרשרת הנשימתית וביכולת התאים לייצר אנרגיה", היא מסבירה.

"אנו מתכננים להמשיך להשתמש בו במחקרי שילובי התרופות במעבדה שלנו ומקווים שהוא יתמוך בשיתופי פעולה ברחבי העולם כדי להאיץ את פיתוחן של תרופות חדשות לשחפת", מסכמת אולדרידג'.