ساعد الذكاء الاصطناعي العلماء على إيقاف فيروس بتغيير واحد بسيط

وباستخدام الذكاء الاصطناعي، حدد الباحثون تفاعلًا جزيئيًا صغيرًا تحتاجه الفيروسات لإصابة الخلايا. أدى تعطيلها إلى إيقاف فايروس قبل أن تبدأ العدوى.

اكتشف علماء جامعة ولاية واشنطن طريقة للتدخل في بروتين فيروسي رئيسي، ومنع الفيروسات من دخول الخلايا حيث يمكن أن تسبب المرض. يشير هذا الاكتشاف إلى استراتيجية جديدة محتملة لتطوير علاجات مضادة للفيروسات في المستقبل.

العمل المنشور في المجلة مقياس النانوشارك فيها باحثون من كلية الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد وقسم علم الأحياء الدقيقة البيطرية وعلم الأمراض. وقد تمكنوا معًا من تحديد وتعطيل تفاعل جزيئي محدد تعتمد عليه فيروسات الهربس لدخول الخلايا.

وقال جين ليو، مؤلف الدراسة والأستاذ في كلية الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد: “الفيروسات ذكية للغاية”. “إن عملية غزو الخلايا برمتها معقدة للغاية، وهناك الكثير من التفاعلات. ليست كل التفاعلات على نفس القدر من الأهمية – قد يكون معظمها مجرد ضجيج في الخلفية، ولكن هناك بعض التفاعلات الحاسمة.”

استهداف فيروسات البروتين التي تستخدم للاختراق

وركز الباحثون على بروتين “الاندماج” الفيروسي، الذي تستخدمه فيروسات الهربس للالتصاق بالخلايا والاندماج معها، مما يسبب العدوى والمرض. ولا يزال العلماء يفتقرون إلى فهم واضح لكيفية تغير شكل هذا البروتين الكبير والمعقد للسماح للفيروسات بالدخول إلى الخلايا. هذه المعرفة المحدودة هي أحد أسباب بقاء اللقاحات للعديد من فيروسات الهربس الشائعة بعيدة المنال.

كيف قام الذكاء الاصطناعي بتضييق نطاق آلاف الاحتمالات

ولمواجهة هذا التحدي، لجأ الفريق إلى الذكاء الاصطناعي والمحاكاة على المستوى الجزيئي. قام البروفيسوران براشانتا دوتا وجين ليو بتحليل آلاف التفاعلات المحتملة داخل بروتين الاندماج للعثور على أمينو واحد حامض الذي يلعب دورًا مركزيًا في دخول الفيروس. لقد صمموا خوارزمية لفحص التفاعلات فيما بينهم الأحماض الأمينية، اللبنات الأساسية للبروتينات، ومن ثم تطبيقها التعلم الآلي لفرز البيانات وتحديد التفاعلات الأكثر أهمية.

طفرة واحدة تمنع العدوى

وبمجرد تحديد الحمض الأميني الرئيسي، وضعت التجارب المعملية التي قادها أنتوني نيكولا من قسم علم الأحياء الدقيقة وعلم الأمراض البيطرية النتائج على المحك. ومن خلال تغيير هذا الحمض الأميني، وجد الباحثون أن الفيروس لم يعد قادرًا على الاندماج بنجاح مع الخلايا. ونتيجة لذلك، تم منع فيروس الهربس بشكل فعال من دخول الخلايا.

ووفقا لليو، كان العمل الحسابي ضروريا لأن اختبار تفاعل واحد في المختبر يمكن أن يستغرق أشهرا. إن تضييق نطاق التركيز مسبقًا جعل المرحلة التجريبية أكثر كفاءة بكثير.

قال ليو: “لقد كان مجرد تفاعل واحد من بين آلاف التفاعلات. إذا لم نقم بالمحاكاة وقمنا بهذا العمل عن طريق التجربة والخطأ، فقد يستغرق الأمر سنوات للعثور عليه”. “إن الجمع بين العمل الحسابي النظري والتجارب فعال للغاية ويمكن أن يسرع اكتشاف هذه التفاعلات البيولوجية المهمة.”

ما لا يزال العلماء بحاجة إلى فهمه

وعلى الرغم من أن الفريق أكد أهمية هذا التفاعل المحدد، إلا أن العديد من الأسئلة لا تزال قائمة حول كيفية تأثير تغيير حمض أميني واحد على بنية البروتين الاندماجي بأكمله. ويخطط الباحثون لمواصلة استخدام عمليات المحاكاة والتعلم الآلي لفهم كيفية تأثير التغيرات الجزيئية الصغيرة على البروتين على نطاقات أكبر بشكل أفضل.

قال ليو: “هناك فجوة بين ما يراه التجريبيون وما يمكننا رؤيته في المحاكاة”. “الخطوة التالية هي كيفية تأثير هذا التفاعل الصغير على التغيير الهيكلي على نطاقات أوسع. وهذا أيضًا يمثل تحديًا كبيرًا بالنسبة لنا”.

المرجع: “تعديل تفاعلات محددة داخل بروتين الاندماج الفيروسي المتوقع من التعلم الآلي لدمج الأغشية” بواسطة Ryan E. Odstrcil، Albina O. Makio، McKenna A. Hull، Prashanta Dutta، Anthony V. Nicola and Jin Liu، 4 نوفمبر 2025، مقياس النانو.
دوى: 10.1039/D5NR03235K

بالإضافة إلى ليو ودوتا ونيكولا، قام بتنفيذ المشروع طلاب الدكتوراه ريان أودسترسيل، وألبينا ماكيو، وماكينا هال. تم تمويل العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.