أعلنت أمازون ويب سيرفيسز عن إطلاقها تطبيق “Amazon Bio Discovery”الجديد المدعوم بالذكاء الاصطناعي والمصمم لمساعدة العلماء على تصميم واختبار الأدوية الجديدة بسرعة وثقة أكبر.
يتيح تطبيق “Amazon Bio Discovery” للعلماء الوصول المباشر إلى مجموعة واسعة من نماذج الذكاء الاصطناعي المتخصصة، والتي تُعرف بنماذج الأساسات البيولوجية (bioFMs) والمُدرَّبة على مجموعات بيانات بيولوجية ضخمة. وتُولِّد هذه النماذج جزيئات دوائية محتملة، تُعرف بالمرشحين الدوائيين وتُقيِّمها، مما يُساعد العلماء على تسريع تطوير العلاجات بالأجسام المضادة خلال المراحل المبكرة من اكتشاف الأدوية. لكن الوصول للحل وحده لا يكفي.
يستطيع العلماء من خلال “Amazon Bio Discovery”التواصل بسلاسة وبكلماتهم المفضلة مع وكيل ذكاء اصطناعي – مساعد ذكي يُؤتمت المهام المعقدة – لاختيار النماذج المناسبة لأهداف أبحاثهم وتحسين المدخلات وتقييم المرشحين للتجارب. كما يُمكن للعلماء تدريب النماذج على بياناتهم التجريبية السابقة للحصول على توقعات أكثر دقة. علاوةً على ذلك، يُمكنهم بسهولة إرسال المرشحين إلى مختبرات فعلية للتصنيع والاختبار مع إعادة توجيه النتائج إلى التطبيق لإجراء تحسينات سريعة، مما يُنشئ دورة تجريبية تفاعلية.
إزالة العوائق أمام تبني الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الأدوية
أدى التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي التوليدي على مدى السنوات القليلة الماضية إلى ظهور طفرة في نماذج تعلم الآلة الجديدة، بدءاً من التنبؤ بالبنية الفيزيائية للبروتينات وصولاً إلى تقييم المرشحين بناءً على خصائصهم الكيميائية. ورغم أن هذه النماذج واعدة، إلا أنها تتطلب مهارات برمجية وقدرة على إدارة البنية التحتية الحاسوبية. ويُعدّ اختيار النماذج المناسبة أمراً صعباً نظراً لوجود عشرات النماذج وصعوبة مقارنتها ببعضها البعض. ونتيجةً لذلك، يواجه العديد من العلماء صعوبة في استخدام نماذج الذكاء الاصطناعي بشكل مستقل، كما أن هناك نقصاً في علماء الأحياء الحاسوبية والخبراء الذين يمتلكون مهارات متخصصة في الذكاء الاصطناعي ويمكنهم مساعدتهم.
يعتبر نقل المرشحين من التصميم الحاسوبي إلى التركيب المادي أمر معقد أيضاً. فالبيانات موجودة في أنظمة منفصلة ويتعين على العلماء إدارة العديد من الشركاء في المختبر وتنسيق الجداول الزمنية والتسعير يدوياً.
يتصدى “Amazon Bio Discovery”لهذه التحديات من خلال ثلاث قدرات رئيسية هي: مكتبة مرجعية لنماذج الذكاء الاصطناعي وحزم التحليل، وكيل ذكاء اصطناعي يساعد الباحثين في تصميم التجارب، وشركاء مختبرات متكاملين يختبرون أكثر الأجسام المضادة الواعدة ويرسلون النتائج إلى العلماء. وتسهم حلقة التغذية الراجعة هذه في تحسين المرحلة التالية من التصميم.
وفي هذا السياق قال راجيف شوبرا، نائب رئيس قسم الذكاء الاصطناعي للرعاية الصحية وعلوم الحياة البيولوجية في أمازون ويب سيرفيسز: “تُتيح وكلاءالذكاء الاصطناعي إمكانيات علمية فائقة لجميع الباحثين في مجال الأدوية، وليس فقط للمختصين في الحوسبة. وبإمكان هذه الأنظمة مساعدة العلماء في تصميم جزيئات الأدوية وتنسيق الاختبارات والتعلم من النتائج واكتساب المزيد من الخبرة مع كل تجربة. ويُمكّن هذا المزيج من الذكاء الاصطناعي المتطور والبنية التحتية القوية والآمنة التي بنتها أمازون ويب سيرفيسز للصناعات الخاضعة للتنظيم، العلماء من تسريع اكتشاف الأجسام المضادة بطرق لم تكن ممكنة من قبل”.
يستند “Amazon Bio Discovery”إلى نفس الأساس الذي يثق به قطاع صناعة الأدوية. وتستخدم 19 شركة من بين أكبر 20 شركة أدوية عالمية اليوم خدمات أمازون ويب سيرفيسز لتشغيل أكثر عملياتها البحثية حساسية. ويوفر “Amazon Bio Discovery” للباحثين في جميع مؤسسات البحث الصيدلانية والتقنية الحيوية والأكاديمية إمكانيات عالية من حيث قابلية التوسع والأداء والخصوصية والأمان على مستوى المؤسسات. كما يوفر عزلاً كاملاً للبيانات وتمنح العملاء ملكية تامة لجميع بياناتهم الخاصة وحقوق الملكية الفكرية.
تحسين نماذج الذكاء الاصطناعي باستخدام البيانات التجريبية السابقة للعلماء
يؤدي ضبط نماذج الذكاء الاصطناعي باستخدام البيانات التجريبية الخاصة إلى توقعات أكثر دقة ومرشحين دوائيين أفضل وتقليل عدد مرات تكرار التجارب. ويتطلب ذلك فرقاً متخصصة في تعلم الآلة وبنية تحتية مكلفة، مما يجعله بعيد المنال عن معظم العلماء.
يُحدث “Amazon Bio Discovery” نقلة نوعية في هذا المجال، إذ يمكّن العلماء من إدخال بيانات تجريبية سابقة من نتائج مختبرات مؤسساتهم إلى التطبيق بشكل آمن. وبإمكانهم استخدام بيانات مختبراتهم لتدريب نماذج مخصصة ببضع نقرات فقط دون الحاجة إلى إنشاء مسارات تدريب معقدة أو كتابة أكواد برمجية خاصة. وتبقى جميع النماذج المُحسّنة خاصة ولا يمكن الوصول إليها إلا من قِبل المستخدم أو مؤسسته. أما بالنسبة للمؤسسات التي طورت نماذجها الداخلية، فيمكن لعلماء الأحياء الحاسوبية نشر هذه النماذج واستضافتها بسهولة ضمن
“Amazon Bio Discovery”.وتُسهم هذه المزايا مجتمعةً في تعزيز التعاون بين العلماء وخبراء الأحياء الحاسوبية، مما يُنشئ دورة تحسين مستمرة تُسرّع وتيرة البحث بمرور الوقت.
إكمال دورة اكتشاف الأدوية مع شركاء مختبرات متكاملين
بمجرد أن يحدد العلماء أفضل الأجسام المضادة المرشحة، يمكنهم إرسالها مباشرةً إلى شبكة شركاء المختبرات المتكاملة التابعة لـ “Amazon Bio Discovery”، والذين يقومون بتصنيع الجزيئات واختبارها فعلياً. ويقدم شركاء مثل Twist Bioscience وGinkgo Bioworks مع انضمام A-Alpha Bio قريباً، خدمات بأسعار شفافة وأوقات تسليم سريعة. وتقيس الاختبارات المعلومات الأساسية التي تساعد العلماء على تحديد المرشحين الدوائيين الذين يمكنهم المضي قدماً في تطويرهم.
تُعاد نتائج المختبر إلى بيئة تطبيقات المؤسسة، مما يحافظ على ترابط جميع البيانات ويُحسّن دورة التصميم التالية. ويحلّ تطبيق واحد محل عمليات التسليم اليدوية والأنظمة المنفصلة، مُغلقاً بذلك حلقة التجارب.
تصميم أجسام مضادة جديدة بالتعاون مع مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان
واجه الدكتور ناي كونغ تشيونغ، الحاصل على شهادتي الطب والدكتوراه ورئيس قسم أورام الأطفال في مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان (MSK) تحدياً مألوفاً. فعملية تحديد نهج واعد لمهاجمة الخلايا السرطانية وتطوير دواء مرشح من الأجسام المضادة باستخدام أساليب التصميم التقليدية تستغرق وقتاً طويلاً.
و بالتعاون مع مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان، عَمِلَ فريق “Amazon Bio Discovery”مع تشيونغ لمواجهة هذا التحدي. وباستخدام وكلاء
“Amazon Bio Discovery” لتنسيق النماذج المتعددة، صمموا ما يقارب 300 ألف جُزيء جديد من الأجسام المضادة. ومن ثم أرسلوا أفضل 100 ألف جُزيء مرشح إلى شركة ” Twist Bioscience ” لإجراء الاختبارات. وما يستغرق عادةً عاماً كاملاً باستخدام أساليب التصميم التقليدية، أصبح الآن لا يستغرق سوى أسابيع، بدءاً من تصميم الجزيئات المرشحة وحتى إرسالها للاختبارات المعملية.
قال تشيونغ: “يسعدنا التعاون مع “Amazon Bio Discovery”لتطوير الجيل القادم من الأجسام المضادة التي من شأنها أن تُسرّع عملية العلاج ومساعدة المرضى في جميع أنحاء العالم. وأمضينا كباحثين عشرين عاماً لإثبات فعالية الجيل الأول من الأجسام المضادة، ثم أمضينا ثلاثة عشر عاماً أخرى لتطويرها للاستخدام البشري قبل الحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. وكان هذا المسار غير فعال أبداً، لأن المرضى يأتون إلينا وهم في عجلة من أمرهم ونحتاج إلى تحقيق نتائج بسرعة أكبر”.
وبالإضافة إلى مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان، تعد كل من شركة “باير” و”معهد برود” و”مركز فريد هاتش للسرطان” و”شركة فويجر ثيرابيوتكس” من بين أوائل الشركات التي تبنت “Amazon Bio Discovery”.
