"Robot ilmuwan " Hawa untuk menghemat waktu dan uang dalam pengembangan obat

Robotika

David Szondy

8 Februari 2015

Hawa mampu membuat dan mengubah hipotesis berdasarkan pengujian (Foto: University of Manchester)

Obat-obatan modern adalah keajaiban zaman kita, tetapi mereka juga membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk berkembang dengan biaya yang luar biasa. Untuk mempersingkat waktu pengembangan dan meningkatkan ekonomi, para ilmuwan di Universitas Cambridge dan Manchester telah membangun Hawa, seorang "ilmuwan robot" yang cerdas-buatan yang tidak hanya lebih cepat dan lebih murah daripada rekan-rekan manusia, tetapi telah mengidentifikasi suatu senyawa yang dapat digunakan untuk melawan malaria.

Menurut University of Cambridge, penelitian farmasi terjebak dalam kemacetan yang mengerikan. Diperlukan waktu 10 tahun dan US $ 1 miliar untuk menciptakan obat baru - waktu di mana banyak orang terus menderita dan uang harus diganti entah bagaimana. Karena alasan inilah obat-obatan untuk melawan banyak penyakit seperti malaria tidak memiliki obat-obatan dan "orphan", yang hanya akan membantu segelintir orang yang tidak dikejar secara agresif.

"Penyakit tropis terabaikan adalah momok kemanusiaan, menginfeksi ratusan juta orang, dan membunuh jutaan orang setiap tahun, " kata Profesor Steve Oliver dari Pusat Biologi Sistem Cambridge dan Departemen Biokimia di University of Cambridge. "Kami tahu apa yang menyebabkan penyakit ini dan kita dapat, secara teori, menyerang parasit yang menyebabkan mereka menggunakan obat molekul kecil. Tetapi biaya dan kecepatan penemuan obat dan pengembalian ekonomi membuat mereka tidak menarik bagi industri farmasi. "

Salah satu cara pengujian obat dapat diotomatisasi adalah metode "brute force ", yang melibatkan pengujian setiap senyawa dan setiap varian sampai Anda dapat menemukan salah satu yang efektif. Ini bekerja, tetapi sangat memakan waktu dan, bahkan dengan sistem otomatis tercepat, hanya dapat bekerja dengan masalah paling sederhana jika Anda memiliki beberapa abad luang.

Alternatif yang lebih cepat dan lebih murah adalah robot dengan kecerdasan buatan yang tidak hanya mampu melakukan tes obat secara rutin, tetapi juga mengembangkan, menguji, dan mengubah hipotesis sementara secara otomatis mengkuratori semua data dan hasil. Di situlah Eve datang.

Eve didasarkan pada Adam, seorang ilmuwan robot yang dikembangkan pada tahun 2009 oleh Universitas Aberystwyth dan Cambridge. Ini mengotomatiskan pengujian dan desain obat tahap awal dengan menggunakan serangkaian tes yang memungkinkan dilakukannya skrining mesin dengan biaya rendah dengan tingkat 10.000 tes setiap hari. Alih-alih mengandalkan hanya pada pengujian kekuatan brute dari semua senyawa yang tersedia, Eve mengambil subset acak dari senyawa, menguji mereka beberapa kali untuk menghilangkan hasil yang salah. Hasil positif kemudian dianalisis menggunakan statistik dan pembelajaran mesin untuk memprediksi struktur molekul kecil baru yang cenderung mengembalikan hasil yang lebih baik.

"Hawa mengeksploitasi kecerdasan buatannya untuk belajar dari keberhasilan awal di layarnya dan memilih senyawa yang memiliki kemungkinan tinggi untuk aktif melawan target obat yang dipilih, " kata Profesor Oliver. "Sistem penyaringan pintar, berdasarkan ragi rekayasa genetika, digunakan. Hal ini memungkinkan Hawa untuk mengeluarkan senyawa yang beracun bagi sel dan menyeleksi mereka yang menghalangi aksi protein parasit sambil meninggalkan protein manusia yang setara tanpa cedera. Ini mengurangi biaya, ketidakpastian, dan waktu yang terlibat dalam penyaringan narkoba, dan memiliki potensi untuk meningkatkan kehidupan jutaan orang di seluruh dunia. "

Tim peneliti menguji Hawa dengan menguji molekul dari parasit yang menyebarkan malaria, penyakit Chagas dan schistosomiasis, dan membandingkannya dengan 1.500 senyawa untuk melihat apakah ada yang efektif terhadap mereka. Salah satu hasil yang menarik adalah bahwa senyawa, yang bertindak sebagai obat anti-kanker, menghambat DHFR - molekul parasit malaria kunci. Para peneliti menunjukkan bahwa meskipun pengobatan terhadap molekul sudah ada, para ilmuwan selalu mencari alternatif dalam kasus parasit mengembangkan resistensi terhadap perawatan konvensional.

"Meskipun upaya ekstensif, tidak ada yang dapat menemukan antimalaria baru yang menargetkan DHFR dan mampu melewati uji klinis, " kata Profesor Ross King, dari Institut Bioteknologi Manchester. "Penemuan Hawa bahkan bisa lebih signifikan daripada sekadar menunjukkan pendekatan baru terhadap penemuan obat."

Tim peneliti mengatakan bahwa Eve saat ini tidak memiliki kemampuan untuk mensintesis senyawa yang dapat dirancang berdasarkan pengujiannya, tetapi ini dapat ditambahkan ke versi masa depan.

Hasil penelitian dipublikasikan di Antarmuka .

Video di bawah ini menunjukkan Eve sedang beraksi.

Sumber: Universitas Cambridge

Hawa mampu membuat dan mengubah hipotesis berdasarkan pengujian (Foto: University of Manchester)

Direkomendasikan Pilihan Editor