بیونیک و بیومیمتیکهوش مصنوعی

مکاترونیک نیوز | DNA مصنوعی که سنتز پروتئین سلولی را تنظیم می‏‌کند توسط تکنولوژی هوش مصنوعی طراحی شد!!!

DNA مصنوعی توسط محققان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد ساخته‌ شد تا بتوان تولید سلولی پروتئین‌ها را با کمک هوش مصنوعی هدایت کرد.

به گزارش مکاترونیک نیوز، با کمک فناوری، واکسن‌ها، داروهای بیماری‌های شدید و پروتئین‌های غذایی جایگزین، همگی می‌توانند بسیار سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر از آنچه اکنون هستند، ساخته و تولید شوند. محققان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد DNA مصنوعی ساخته‌اند که تولید سلولی پروتئین‌های سلول ها را با کمک هوش مصنوعی هدایت می‌کند. این فناوری می‌تواند به توسعه و تولید واکسن‌ها، داروهای بیماری های شدید و همچنین پروتئین های غذایی جایگزین بسیار سریع تر و با هزینه های قابل توجهی کمتر از امروز کمک کند.

مکانسیسم تولید DNA مصنوعی به این صورت است که اکثر داروهای جدید امروزی مبتنی بر پروتئین هستند، اما تکنیک های تولید آنها هم گران و هم کند هستند، زیرا کنترل نحوه بیان DNA دشوار است. سال گذشته، یک گروه تحقیقاتی در چالمرز، به سرپرستی آلکسی زلزنیاک، دانشیار زیست شناسی سیستم، گام مهمی در درک و کنترل مقدار پروتئینی که از یک توالی DNA خاص ساخته می‌شود، برداشتند.

DNA مصنوعی
TU Delft: محققان یک نقشه DNA مصنوعی برای همانندسازی DNA در ساختاری سلول مانند ایجاد کردند اعتبار تصویر: Getty Images/TU Delft

محققان تلاش زیادی برای کنترل بیان ژن انجام داده‌اند، عملکرد سلول ها در همه موجودات زنده اساساً به نحوه بیان ژن های انسان بستگی دارد. زیرا می‌تواند به توسعه داروهای مبتنی بر پروتئین کمک کند. به بیان ساده، مولکول RNA پیام‌رسان (mRNA) دستورالعمل‌هایی را از کد ژنتیکی DNA دریافت می‌کند که کدام پروتئین و در چه مقداری تولید شود. این فرآیند به عنوان رونویسی شناخته می‌شود. از آنجایی که می تواند، در میان چیزهای دیگر، به ایجاد داروهای مبتنی بر پروتئین کمک کند، محققان زمان و انرژی زیادی را صرف تلاش برای تنظیم بیان ژن کرده اند. به کمک شناخت این مطلب ساخت DNA مصنوعی قابل انجام است.

نمونه فعلی واکسن mRNA علیه کووید-19 است که به سلول های بدن دستور می دهد تا همان پروتئین موجود در سطح ویروس کرونا را تولید کنند. سپس سیستم ایمنی می تواند یاد بگیرد که آنتی بادی علیه ویروس تولید کند. به همین ترتیب، با درک کد ژنتیکی که تولید پروتئین های خاص را کنترل می کند، می توان به سیستم ایمنی بدن دستور داد تا سلول های سرطانی یا سایر بیماری های پیچیده را ریشه کن کند.

اکثر داروهای جدید امروزی مبتنی بر پروتئین هستند، اما از آنجایی که تنظیم نحوه رونویسی DNA چالش برانگیز است، روش های مورد استفاده برای ساخت آنها هم گران و هم زمان بر است.

مولکول های DNA مصنوعی به صورت سفارشی ساخته می شوند!!

آلکسی زلزنیاک، دانشیار زیست شناسی سیستمی در دانشگاه چالمرز، و تیمش در سال گذشته پیشرفت قابل توجهی در جهت درک و مدیریت مقدار پروتئین تولید شده از یک توالی DNA مصنوعی خاص داشتند.

آلکسی زلزنیاک، دانشیار، گروه زیست شناسی و مهندسی بیولوژی، دانشگاه چالمرز اظهار داشت:

ابتدا تصمیم بر این بود که بتوانیم دستورالعمل‌های مولکول DNA را به طور کامل «خوانش» کنیم. اکنون ما موفق شده‌ایم DNA مصنوعی خودمان را طراحی کنیم که حاوی دستورالعمل‌های دقیق برای کنترل مقدار یک پروتئین خاص است.

وقتی هوش مصنوعی چهره هایی شبیه افراد واقعی ایجاد می کند، یعنی بر اساس یک اصل مشابه کار می‌کند. سپس هوش مصنوعی می‌تواند چهره‌های کاملاً جدید اما واقعی را با یادگیری طیف وسیعی از چهره‌ها تولید کند. سپس، تغییر چهره با گفتن اینکه مدل موی متفاوتی داشته باشد یا پیرتر به نظر برسد، ساده است. اما برنامه نویسی یک چهره واقعی از ابتدا بدون کمک هوش مصنوعی بسیار چالش برانگیزتر و وقت گیرتر بود.

به طور مشابه، هوش مصنوعی مورد استفاده توسط محققان ساختار تنظیم کننده DNA را آموزش داده است. سپس هوش مصنوعی DNA مصنوعی ایجاد می‌کند که به راحتی می‌تواند اطلاعات تنظیمی خود را اصلاح کند تا بیان ژن را در جهت مورد نظر نشان دهد. به بیان ساده، مقدار مورد نظر از یک ژن به هوش مصنوعی مخابره می شود و سپس توالی DNA صحیح را چاپ می کند.

به بیان دیگر، ساختار و کد تنظیمی DNA به هوش مصنوعی محققان آموزش داده شده است. سپس هوش مصنوعی DNA مصنوعی را طراحی می کند، جایی که به راحتی می توان اطلاعات تنظیمی آن را در جهت دلخواه بیان ژن تغییر داد. به زبان ساده، به هوش مصنوعی گفته می شود که چه مقدار از یک ژن مورد نظر است و سپس توالی DNA مناسب را چاپ می کند.

یان زریمک، نویسنده اول مطالعه و همکار پژوهشی، موسسه ملی زیست شناسی میگوید:

DNA یک مولکول فوق العاده طولانی و پیچیده است. بنابراین، ایجاد تغییرات در آن با خواندن و تغییر مکرر آن، سپس خواندن و تغییر مجدد آن، از نظر تجربی بسیار چالش برانگیز است. به این ترتیب سالها تحقیق طول می کشد تا چیزی که کار می کند پیدا کنید. در عوض، بسیار مؤثرتر است که به هوش مصنوعی اجازه دهیم اصول ناوبری DNA را یاد بگیرد. آنچه در غیر این صورت سال ها طول می کشد اکنون به هفته ها یا روزها کاهش یافته است.

 

ساکارومایسس سرویزیه ، مخمری است که سلول های آن شبیه سلول های پستانداران است، جایی است که محققان روش خود را توسعه دادند. پس از آن از سلول های انسانی استفاده خواهد شد. محققان امیدوارند که کار آنها بر ایجاد داروهای جدید و ادامه استفاده از داروهای موجود تأثیر بگذارد.

زلزنیاک اظهار داشت: «داروهای مبتنی بر پروتئین برای بیماری‌های پیچیده یا پروتئین‌های غذایی پایدار جایگزین ممکن است سال‌ها طول بکشد و تولید آنها بسیار پرهزینه است. برخی از آنها به قدری گران هستند که به دست آوردن بازگشت سرمایه غیرممکن است و از نظر اقتصادی غیرممکن است. با فناوری ما، توسعه و تولید پروتئین‌ها بسیار کارآمدتر امکان‌پذیر است تا بتوان آنها را به بازار عرضه کرد.»

یان زریمک، شیائوزی فو، اعظم شیخ محمد، کریستوس اسکرکاس، ویکینتاس یاونیسکیس، نورا کی اسپیچر، کریستوف اس. بورلین، ویلهلم ورندل، مرتضی حقیر چهرقانی، دودات دوبهشی، ورنا سیورز، فلوریان دیوید، ینس نیسل، آلکسی نیلز هستند. نویسندگان مطالعه

محققان در موسسه ملی زیست شناسی در اسلوونی، کینگز کالج لندن، بریتانیا، طرح های زیستی در لیتوانی، موسسه بیوتکنولوژی در لیتوانی، موسسه نوآوری زیستی در دانمارک و دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد کار می کنند.

نام خبرنگار: مریم آموت سر

منبع خبر: www.azorobotics.ir

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا