یک مدل جدید هوش مصنوعی ترکیبات دارویی خطرناک را شناسایی می‌کند.

یک مدل جدید هوش مصنوعی ترکیبات دارویی خطرناک را قبل از اینکه به شما آسیب برساند، شناسایی می‌کند و هشدار می‌دهد. به عنوان مثال این مدل مشخص می‌کند که آنتی‌بیوتیک داکسی‌سایکلین می‌تواند با وارفارین که رقیق کننده خون است، تداخل داشته باشد.

ایسنا نوشت: درست مانند برخی غذا‌های خاص که نباید با هم مصرف شوند، ترکیبات خاصی از دارو‌ها نیز وجود دارند که باید از مصرف همزمان آن‌ها اجتناب کرد.

به نقل از آی‌ای، هنگامی که دارو‌ها از راه دهان مصرف می‌شوند، باید از پوشش داخلی دستگاه گوارش عبور کنند و پروتئین‌های ناقل روی سلول‌های پوشاننده دستگاه گوارش به این فرآیند کمک می‌کنند. این پروتئین‌ها نقش مهمی در جذب مواد مغذی، الکترولیت‌ها و سایر مولکول‌های غذایی که می‌خوریم در جریان خون و همچنین در ترشح مواد زائد و مایعات گوارشی از جمله دارو‌ها دارند.

با این حال، برای بسیاری از دارو‌ها مشخص نیست که از کدام انتقال دهنده‌های خاص برای خروج از دستگاه گوارش استفاده می‌کنند. دانستن ناقل‌های مورد استفاده توسط هر دارو می‌تواند درمان بیماران را بهبود بخشد، زیرا اگر دو دارو از یک ناقل استفاده کنند، ممکن است با یکدیگر تداخل داشته باشند و نباید با هم تجویز شوند.

اکنون پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، بیمارستان زنان بریگام و دانشگاه دوک، روشی را برای شناسایی ناقل‌های مورد استفاده در دارو‌های مختلف ابداع کرده‌اند.

نگهبانان نسخه

رویکرد پژوهشگران ترکیبی از مدل‌های تحلیل بافت و اندام و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی است. روش آن‌ها در آزمایشات نشان داده است که یک آنتی‌بیوتیک که معمولاً تجویز می‌شود و یک رقیق کننده خون می‌توانند با یکدیگر تداخل داشته باشند.

جووانی تراورسو، دانشیار مهندسی مکانیک در MIT و نویسنده ارشد این مطالعه در این باره گفت: همه چیز در مورد این مطالعه این است که چگونه می‌توانیم تداخلات دارویی را مدل‌سازی کنیم که می‌تواند به ما کمک کند دارو‌ها را ایمن‌تر و مؤثرتر کنیم و سمیت‌های بالقوه‌ای را پیش‌بینی کنیم که پیش‌بینی آن‌ها تاکنون دشوار بوده است.

در تحقیقات قبلی، دانشمندان برخی از کمک‌کنندگان را در روده پیدا کردند که به دارو‌ها در عبور از سد روده کمک می‌کنند. اکنون این مطالعه جدید بر روی سه مورد محبوب به نام‌های، BCRP MRP ۲ و PgP متمرکز شده است.

تراورسو و تیمش مدل بافتی را که در سال ۲۰۲۰ ساخته بودند، بهینه کردند. این مدل که از سلول‌های روده خوک رشد کرده در آزمایشگاه ساخته شده است، به اندازه‌گیری قابلیت جذب دارو کمک می‌کند.

پژوهشگران می‌خواستند بفهمند که هر انتقال دهنده در بافت چگونه عمل می‌کند. آن‌ها برای انجام این کار از روشی به نام تداخل RNA، به ویژه RNA تداخلی کوتاه (siRNA) استفاده کردند تا فعالیت هر ناقل را کاهش دهند.

آن‌ها این تکنیک را در بخش‌های مختلف بافت به کار بردند و ترکیبات مختلفی از ناقل‌ها را هدف قرار دادند. آن‌ها با انجام این کار می‌توانند نحوه رفتار هر ناقل در مواجهه با دارو‌های مختلف را مشاهده کنند و به آن‌ها کمک کند تا نقش و تعاملات خاص خود را درک کنند.

تراورسو می‌گوید: چند راه وجود دارد که دارو‌ها می‌توانند از بافت عبور کنند، اما شما نمی‌دانید کدام جاده به این مقصد ختم می‌شود؛ بنابراین ما می‌توانیم جاده‌ها را جداگانه ببندیم تا بفهمیم کدام یک به این مقصد می‌رسد. می‌گوییم اگر این جاده را ببندیم، آیا دارو هنوز از آن عبور می‌کند؟ اگر پاسخ مثبت باشد، پس دارو از آن جاده استفاده نمی‌کند.

پژوهشگران برای آزمایش روش خود، ۲۳ داروی رایج را مورد آزمایش قرار دادند تا ببینند از کدام انتقال دهنده‌ها استفاده می‌کنند. آن‌ها سپس با استفاده از داده‌های پایگاه‌های اطلاعاتی دارو، یک برنامه رایانه‌ای را آموزش دادند تا پیش‌بینی کند که کدام دارو‌ها با کدام ناقل‌ها بر اساس ساختار شیمیایی آن‌ها تعامل دارند.

داکسی‌سایکلین و وارفارین؛ یک نه بزرگ

آن‌ها از این برنامه برای تجزیه و تحلیل ۲۸ داروی موجود و ۱۵۹۵ داروی تجربی استفاده کردند و تقریباً دو میلیون پیش‌بینی از تداخلات دارویی احتمالی انجام دادند.

به عنوان مثال، آن‌ها پیش‌بینی کردند که داروی آنتی‌بیوتیکی داکسی‌سایکلین (doxycycline) می‌تواند با وارفارین (warfarin) که یک رقیق کننده خون است و همچنین با دیگوکسین (digoxin)، لوتیراستام (levetiracetam) که دارو‌های ضد تشنج هستند و تاکرولیموس (tacrolimus) که سرکوب کننده سیستم ایمنی است، تداخل داشته باشد.

تراورسو می‌گوید: این‌ها دارو‌هایی هستند که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند و ما اولین کسی هستیم که این تعامل را در مدل آزمایشگاهی پیش‌بینی می‌کنیم. این نوع رویکرد به شما توانایی درک پیامد‌های ایمنی بالقوه تجویز این دارو‌ها را می‌دهد.

پژوهشگران برای آزمایش این پیش‌بینی‌ها داده‌های حدود ۵۰ بیمار را که در زمان تجویز داکسی‌سایکلین از یکی از این دارو‌ها استفاده می‌کردند، بررسی کردند.

داده‌ها نشان داد که وقتی بیماران داکسی‌سایکلین را با وارفارین مصرف می‌کردند، سطح وارفارین در خون آن‌ها افزایش یافته و پس از قطع مصرف داکسی‌سایکلین کاهش می‌یابد.

داده‌ها همچنین تایید کردند که دیگوکسین، لوتیراستام و تاکرولیموس بر جذب داکسی‌سایکلین تأثیر می‌گذارند. این در حالی است که قبلاً فقط تداخل تاکرولیموس با داکسی‌سایکلین شناخته شده بود.

این روش می‌تواند برای شناسایی تداخلات بین دارو‌هایی که در حال حاضر استفاده می‌شوند و دارو‌های در حال توسعه استفاده شود. توسعه‌دهندگان دارو با استفاده از این فناوری می‌توانند فرمول دارو‌های جدید را برای جلوگیری از تداخلات یا بهبود جذب آن‌ها تنظیم کنند.

این مطالعه در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.