گالانتامین یک داروی رایج است که افراد مبتلا به بیماری آلزایمر و سایر اشکال زوال عقل در سراسر جهان از آن برای درمان علائم بیماری خود استفاده می کنند. تولید مواد فعال در آزمایشگاه در مقیاس مورد نیاز از نظر تجاری آسان نیست.
به گزارش ایسنا، ماده موثره از گل نرگس طی فرآیندی زمان بر استخراج می شود و عوامل غیرقابل پیش بینی مانند آب و هوا و عملکرد محصول می تواند بر عرضه و قیمت دارو تاثیر بگذارد.
به گزارش Science Daily، محققان دانشگاه تگزاس در آستین (UT Austin) سیستم‌هایی از جمله یک سیستم هوش مصنوعی و حسگرهای زیستی درخشان برای کنترل میکروب‌ها توسعه داده‌اند که می‌تواند مشکل تولید دارو را حل کند.
محققان در این پروژه فرآیندی را نشان داده‌اند که از باکتری‌های مهندسی شده ژنتیکی برای ایجاد پیش‌ساز شیمیایی گالانتامین به عنوان محصول جانبی متابولیسم سلولی طبیعی این میکروب استفاده می‌کند. این باکتری ها طوری برنامه ریزی شده اند که غذا را به ترکیبات دارویی تبدیل کنند.
اندرو الینگتون، استاد دانشگاه تگزاس در آستین و محقق اصلی این پروژه، گفت: “هدف این است که در نهایت داروهایی مانند اینها را در مقادیر زیاد تخمیر کنیم.” این روش منبع قابل اعتمادی ایجاد می کند که هزینه تولید آن بسیار کمتر است. فصل رشد ندارد و تحت تأثیر خشکسالی یا سیل قرار نمی گیرد.
دنی دیاز، محقق فوق دکتری در دانشگاه تگزاس در آستین، یک سیستم هوش مصنوعی به نام MutComputeX ایجاد کرده است که برای این فرآیند حیاتی است. این سیستم تعیین می‌کند که چگونه پروتئین‌های موجود در باکتری‌ها جهش می‌یابند تا کارایی و دمای عملیاتی آنها را بهبود بخشد و در نتیجه تولید مواد شیمیایی دارویی مورد نیاز را به حداکثر برساند.
دیاز گفت: این سیستم به شناسایی جهش هایی کمک کرد که باکتری ها را در تولید مولکول مورد نظر کارآمدتر می کند. در برخی موارد، سیستم تا سه برابر کارآمدتر از سیستم طبیعی نرگس بود.
فرآیند مهار میکروب ها برای تولید محصولات جانبی مفید چیز جدیدی نیست. به عنوان مثال، باکتری ها به ساخت پنیر و ماست کمک می کنند. در حال حاضر از تخمیر میکروبی برای تولید انواع خاصی از انسولین برای درمان دیابت استفاده می شود.
این فرآیند همچنین هورمون ها و پروتئین های نوترکیب تولید می کند که در داروهای مختلف مانند داروهای خودایمنی و حتی واکسن ها استفاده می شود. استفاده از هوش مصنوعی در این فرآیند نسبتا جدید است و امکان تخمیر میکروبی را گسترش می دهد.
این گروه تحقیقاتی با اصلاح ژنتیکی باکتری “Escherichia coli” (E. coli) را برای تولید “4-O'Methyl-Norbelladine”، یک جزء شیمیایی گالانتامین، تغییر دادند. این مولکول متعلق به خانواده ای از ترکیبات استخراج شده از گل نرگس است که کاربردهای دارویی در درمان بیماری هایی مانند سرطان، عفونت های قارچی و عفونت های ویروسی دارد. با این حال، استفاده از تخمیر میکروبی برای تولید یک ماده شیمیایی در این خانواده جدید است.
محققان همچنین یک حسگر زیستی فلورسنت ابداع کردند تا به سرعت نشان دهد کدام باکتری ماده شیمیایی مورد نظر را تولید می کند و چه مقدار از آن را تولید می کند. هنگامی که حسگر زیستی با یک پروتئین مخصوص ساخته شده تماس پیدا می کند، سبز می درخشد.
“Simon d'Oelsnitz” محقق اصلی این پروژه گفت: “بیوسنسور به ما اجازه می دهد نمونه ها را در چند ثانیه آزمایش و آنالیز کنیم.” برنامه یادگیری ماشین همچنین به ما این امکان را می دهد که به راحتی ترکیبات را از ده ها هزار به ده ها محدود کنیم. . این دو با هم یک سیستم واقعا قدرتمند را تشکیل می دهند.
این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.