يوصف الذكاء الاصطناعي بأنه «فرصة لا تتكرر إلا مرة واحدة في القرن» بالنسبة لصناعة الأدوية، حيث دخل أخيرا مجال تصنيع وتطوير صناعة الأدوية في الشركات الطبية العالمية.
ووفقا لشركة الاستشارات ماكينزي آند كومباني، فإن معظم الاستخدامات التجارية المبكرة للذكاء الاصطناعي التوليدي، الذي يمكنه إنتاج كل شيء بدءًا من الشعر إلى برامج الكمبيوتر، كانت للمساعدة في التخلص من العمل الشاق في المهام المكتبية الروتينية وخدمة العملاء وكتابة التعليمات البرمجية. ومع ذلك، فإن اكتشاف الأدوية وتطويرها يمثل صناعة ضخمة يقول الخبراء إنها جاهزة للتحول إلى الذكاء الاصطناعي.
استفادة من التكنولوجيا
تستفيد الشركات الطبية من التكنولوجيا الجديدة - التي تتعلم من كميات هائلة من البيانات لتوليد الإجابات - لمحاولة إعادة اكتشاف الأدوية. وهي تنقل المجال من حرفة حرفية مضنية إلى دقة أكثر آلية، وهو تحول يغذيه الذكاء الاصطناعي الذي يتعلم ويصبح أكثر ذكاءً.
يقول جاكوب برلين، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Terray Therapeutics في مونروفيا، كاليفورنيا «بمجرد حصولك على النوع الصحيح من البيانات، يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعمل ويصبح جيدًا حقًا».
تدريب Chat Gpt
كما يتم تدريب برامج الدردشة الشهيرة مثل ChatGPT على النصوص عبر الإنترنت، وكما تتعلم مولدات الصور مثل DALL-E من مجموعات كبيرة من الصور ومقاطع الفيديو، يعتمد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الأدوية على البيانات. وهي بيانات متخصصة للغاية - معلومات جزيئية، وهياكل بروتينية، وقياسات للتفاعلات البيوكيميائية. ويتعلم الذكاء الاصطناعي من الأنماط الموجودة في البيانات لاقتراح مرشحات محتملة للأدوية المفيدة، كما لو كان يطابق المفاتيح الكيميائية مع أقفال البروتين الصحيحة.
مجال ضيق للهلوسة
لأن الذكاء الاصطناعي في تطوير الأدوية يعتمد على بيانات علمية دقيقة، فإن احتمالات حدوث «الهلوسة» السامة أقل بكثير مقارنة ببرامج الدردشة المدربة على نطاق أوسع. وأي دواء محتمل يجب أن يخضع لاختبارات مكثفة في المختبرات، وفي التجارب السريرية، قبل الموافقة عليه للمرضى.
تقوم شركات مثل Terray ببناء مختبرات كبيرة عالية التقنية لتوليد المعلومات للمساعدة في تدريب الذكاء الاصطناعي، مما يتيح إجراء التجارب السريعة والقدرة على تحديد الأنماط والتنبؤ بما قد ينجح.
يمكن للذكاء الاصطناعي التوليدي بعد ذلك تصميم جزيء الدواء رقميًا. تتم ترجمة هذا التصميم، في مختبر آلي عالي السرعة، إلى جزيء فيزيائي واختبار تفاعله مع البروتين المستهدف. ويتم تسجيل النتائج - الإيجابية أو السلبية - وإعادتها إلى برنامج الذكاء الاصطناعي لتحسين تصميمه التالي، وتسريع العملية برمتها.
في حين أن بعض الأدوية التي تم تطويرها بواسطة الذكاء الاصطناعي ما زالت قيد التجارب السريرية، إلا أن الوقت لا يزال مبكرًا.
تحول جذري
قال ديفيد بيكر، عالم الكيمياء الحيوية، مدير معهد تصميم البروتين في جامعة واشنطن «يُحدِث الذكاء الاصطناعي التوليدي تحولًا جذريًا في هذا المجال، لقد كان تطوير الأدوية تقليديًا عملية مكلفة، وتستغرق وقتًا طويلاً، وقد تفشل».
تكاليف باهظة
تختلف الدراسات حول تكلفة تصميم الدواء والانتقال بالتجارب السريرية إلى الموافقة النهائية بشكل كبير. لكن إجمالي النفقات يقدر بنحو المليار دولار في المتوسط، ويستغرق من 10 إلى 15 سنة. وما يقرب من 90 % من الأدوية المرشحة التي تدخل التجارب السريرية البشرية تفشل، عادة بسبب الافتقار إلى الفعالية أو الآثار الجانبية غير المتوقعة.
ويسعى مطورو أدوية الذكاء الاصطناعي الشباب جاهدين إلى استخدام التكنولوجيا الخاصة بهم لتحسين هذه الاحتمالات، مع تقليل الوقت والمال.
مصدر التمويل الأكثر ثباتًا يأتي من شركات الأدوية العملاقة، التي عملت لفترة طويلة كشركاء ومصرفيين لمشاريع بحثية أصغر. ويركز صانعو أدوية الذكاء الاصطناعي اليوم عادةً على تسريع مراحل ما قبل السريرية من التطوير، والتي تستغرق تقليديًا من 4 إلى 7 سنوات. قد يحاول البعض الدخول في التجارب السريرية بأنفسهم. لكن هذه المرحلة هي التي تتولى فيها عادة شركات الأدوية الكبرى إدارة التجارب البشرية الباهظة الثمن، والتي قد تستغرق 7 سنوات أخرى.
بالنسبة لشركات الأدوية الراسخة، تمثل إستراتيجية الشراكة مسارًا منخفض التكلفة نسبيًا للاستفادة من الابتكار.
يقول جيراردو أوباغس كاريون، المصرفي الاستثماري السابق في مجال التكنولوجيا الحيوية في بنك أوف أمريكا للأوراق المالية «بالنسبة لهم، الأمر يشبه استخدام سيارة أوبر لتوصلك إلى مكان ما بدلاً من الاضطرار إلى شراء سيارة».
مختبرات دقيقة
تقوم شركات مثل Terray ببناء مختبرات كبيرة عالية التقنية لتوليد البيانات للمساعدة في تدريب الذكاء الاصطناعي لإنتاج أدوية أكثر فعالية.
تدفع شركات الأدوية الكبرى لشركائها في الأبحاث مقابل تحقيق إنجازات بارزة نحو الأدوية المرشحة، والتي يمكن أن تصل إلى مئات الملايين من الدولارات على مر السنين. وإذا تمت الموافقة على الدواء في نهاية المطاف وحقق نجاحًا تجاريًا، فهناك تدفق من دخل حقوق الملكية.
تسعى شركات مثل Terray و Recursion Pharmaceuticals و Schrödinger و Isomorphic Labs إلى تحقيق اختراقات. ولكن هناك، بشكل عام، طريقان مختلفان: المسار الذي يبني مختبرات كبيرة، والآخر الذي لا يقوم بذلك.
Isomorphic، وهو اكتشاف الأدوية من Google DeepMind، مجموعة الذكاء الاصطناعي المركزية التابعة لشركة التكنولوجيا العملاقة، يرى أنه كلما كان الذكاء الاصطناعي أفضل، قلّت البيانات المطلوبة. وهي تراهن على براعتها البرمجية.
برنامج متقدم
في عام 2021، أصدرت Google DeepMind برنامجًا تنبأ بدقة بالأشكال التي يمكن أن تتشكل فيها سلاسل الأحماض الأمينية على شكل بروتينات. تحدد هذه الأشكال ثلاثية الأبعاد كيفية عمل البروتين. وكان ذلك بمثابة دفعة للفهم البيولوجي وساعد في اكتشاف الأدوية، لأن البروتينات هي التي تحرك سلوك جميع الكائنات الحية.
في الشهر الماضي، أعلنت شركتا Google DeepMind وIsomorphic أن أحدث نموذج للذكاء الاصطناعي، وهو AlphaFold 3، يمكنه التنبؤ بكيفية تفاعل الجزيئات والبروتينات، وهي خطوة أخرى في تصميم الأدوية.
وقال ماكس جاديربيرج، كبير مسؤولي الذكاء الاصطناعي في شركة Isomorphic: «نحن نركز على النهج الحسابي». «نعتقد أن هناك قدرًا كبيرًا من الإمكانات التي يمكن فتحها».
تكنولوجيا ثلاثية الأبعاد
تتذكر كاثلين إليسون، المؤسس المشارك وكبير العلماء في شركة Terray، قائلة «كنت أنا الروبوت».
ولكن بحلول عام 2018، عندما تأسست شركة Terray، كانت التقنيات اللازمة لبناء مختبر البيانات ذي النمط الصناعي الخاص بها تتقدم بسرعة.
اعتمدت شركة Terray على التقدم الذي أحرزته الشركات المصنعة الخارجية لتصنيع الرقائق صغيرة الحجم التي تصممها شركة Terray. تمتلئ مختبراتها بالمعدات الآلية، لكن معظمها تقريبًا يتم تخصيصه، بفضل المكاسب التي تحققت في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.
تقوم الشركة العملاقة بتطوير أدوية جديدة للأمراض الالتهابية بما في ذلك مرض الذئبة والصدفية والتهاب المفاصل الروماتويدي. وقال الدكتور برلين إن الشركة تتوقع أن تدخل الأدوية في التجارب السريرية بحلول أوائل العام المقبل 2026.
ويضيف الدكتور برلين «الاختبار النهائي بالنسبة لنا، وللمجال بشكل عام، هو إذا نظرت إلى الوراء خلال 10 سنوات، ويمكنك القول إن معدل النجاح السريري قد ارتفع بشكل كبير، ولدينا أدوية أفضل لصحة الإنسان».
- يتم تسجيل كل تفاعل بين مكونات الأدوية، مما ينتج عنه 50 تيرابايت من البيانات الأولية يوميًا أي ما يعادل أكثر من 12000 فيلم.
- المختبر، الذي تبلغ مساحته حوالي ثلثي ملعب كرة قدم، هو مصنع بيانات لاكتشاف الأدوية وتطويرها بمساعدة الذكاء الاصطناعي في مونروفيا، كاليفورنيا.
- شريحة Terray، التي تحتوي على 32 مليون جزيء صغير، يعمل كل جزيء منها كموقع تفاعل للفحص الكيميائي الحيوي عالي السرعة.
- مختبر بحث وتطوير شركة Terray يقوم بإنشاء وصفات للجزيئات الكيميائية المراد اختبارها وصقلها
من المجالات التي يقتحمها الذكاء الاصطناعي
ـ الطب الحيوي
ـ الطب النفسي
ـ الرعاية الصحية
ـ المواصلات والاتصالات
ـ الخدمات المالية
ـ الإنشاءات الهندسية
ـ إدارة المرافق وصيانة المنشآت
ـ صناعة الأسلحة
ـ القضاء
ـ الصحاف والإعلام
ـ الفلاحة
ـ إدارة النفايات
ـ خدمات الترجمة
ـ مجالات النشر العلمي والقانوني
ـ عالم الموضة وصناعة الأزياء
ـ إعادة تصنيع الموسيقا
ووفقا لشركة الاستشارات ماكينزي آند كومباني، فإن معظم الاستخدامات التجارية المبكرة للذكاء الاصطناعي التوليدي، الذي يمكنه إنتاج كل شيء بدءًا من الشعر إلى برامج الكمبيوتر، كانت للمساعدة في التخلص من العمل الشاق في المهام المكتبية الروتينية وخدمة العملاء وكتابة التعليمات البرمجية. ومع ذلك، فإن اكتشاف الأدوية وتطويرها يمثل صناعة ضخمة يقول الخبراء إنها جاهزة للتحول إلى الذكاء الاصطناعي.
استفادة من التكنولوجيا
تستفيد الشركات الطبية من التكنولوجيا الجديدة - التي تتعلم من كميات هائلة من البيانات لتوليد الإجابات - لمحاولة إعادة اكتشاف الأدوية. وهي تنقل المجال من حرفة حرفية مضنية إلى دقة أكثر آلية، وهو تحول يغذيه الذكاء الاصطناعي الذي يتعلم ويصبح أكثر ذكاءً.
يقول جاكوب برلين، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Terray Therapeutics في مونروفيا، كاليفورنيا «بمجرد حصولك على النوع الصحيح من البيانات، يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعمل ويصبح جيدًا حقًا».
تدريب Chat Gpt
كما يتم تدريب برامج الدردشة الشهيرة مثل ChatGPT على النصوص عبر الإنترنت، وكما تتعلم مولدات الصور مثل DALL-E من مجموعات كبيرة من الصور ومقاطع الفيديو، يعتمد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف الأدوية على البيانات. وهي بيانات متخصصة للغاية - معلومات جزيئية، وهياكل بروتينية، وقياسات للتفاعلات البيوكيميائية. ويتعلم الذكاء الاصطناعي من الأنماط الموجودة في البيانات لاقتراح مرشحات محتملة للأدوية المفيدة، كما لو كان يطابق المفاتيح الكيميائية مع أقفال البروتين الصحيحة.
مجال ضيق للهلوسة
لأن الذكاء الاصطناعي في تطوير الأدوية يعتمد على بيانات علمية دقيقة، فإن احتمالات حدوث «الهلوسة» السامة أقل بكثير مقارنة ببرامج الدردشة المدربة على نطاق أوسع. وأي دواء محتمل يجب أن يخضع لاختبارات مكثفة في المختبرات، وفي التجارب السريرية، قبل الموافقة عليه للمرضى.
تقوم شركات مثل Terray ببناء مختبرات كبيرة عالية التقنية لتوليد المعلومات للمساعدة في تدريب الذكاء الاصطناعي، مما يتيح إجراء التجارب السريعة والقدرة على تحديد الأنماط والتنبؤ بما قد ينجح.
يمكن للذكاء الاصطناعي التوليدي بعد ذلك تصميم جزيء الدواء رقميًا. تتم ترجمة هذا التصميم، في مختبر آلي عالي السرعة، إلى جزيء فيزيائي واختبار تفاعله مع البروتين المستهدف. ويتم تسجيل النتائج - الإيجابية أو السلبية - وإعادتها إلى برنامج الذكاء الاصطناعي لتحسين تصميمه التالي، وتسريع العملية برمتها.
في حين أن بعض الأدوية التي تم تطويرها بواسطة الذكاء الاصطناعي ما زالت قيد التجارب السريرية، إلا أن الوقت لا يزال مبكرًا.
تحول جذري
قال ديفيد بيكر، عالم الكيمياء الحيوية، مدير معهد تصميم البروتين في جامعة واشنطن «يُحدِث الذكاء الاصطناعي التوليدي تحولًا جذريًا في هذا المجال، لقد كان تطوير الأدوية تقليديًا عملية مكلفة، وتستغرق وقتًا طويلاً، وقد تفشل».
تكاليف باهظة
تختلف الدراسات حول تكلفة تصميم الدواء والانتقال بالتجارب السريرية إلى الموافقة النهائية بشكل كبير. لكن إجمالي النفقات يقدر بنحو المليار دولار في المتوسط، ويستغرق من 10 إلى 15 سنة. وما يقرب من 90 % من الأدوية المرشحة التي تدخل التجارب السريرية البشرية تفشل، عادة بسبب الافتقار إلى الفعالية أو الآثار الجانبية غير المتوقعة.
ويسعى مطورو أدوية الذكاء الاصطناعي الشباب جاهدين إلى استخدام التكنولوجيا الخاصة بهم لتحسين هذه الاحتمالات، مع تقليل الوقت والمال.
مصدر التمويل الأكثر ثباتًا يأتي من شركات الأدوية العملاقة، التي عملت لفترة طويلة كشركاء ومصرفيين لمشاريع بحثية أصغر. ويركز صانعو أدوية الذكاء الاصطناعي اليوم عادةً على تسريع مراحل ما قبل السريرية من التطوير، والتي تستغرق تقليديًا من 4 إلى 7 سنوات. قد يحاول البعض الدخول في التجارب السريرية بأنفسهم. لكن هذه المرحلة هي التي تتولى فيها عادة شركات الأدوية الكبرى إدارة التجارب البشرية الباهظة الثمن، والتي قد تستغرق 7 سنوات أخرى.
بالنسبة لشركات الأدوية الراسخة، تمثل إستراتيجية الشراكة مسارًا منخفض التكلفة نسبيًا للاستفادة من الابتكار.
يقول جيراردو أوباغس كاريون، المصرفي الاستثماري السابق في مجال التكنولوجيا الحيوية في بنك أوف أمريكا للأوراق المالية «بالنسبة لهم، الأمر يشبه استخدام سيارة أوبر لتوصلك إلى مكان ما بدلاً من الاضطرار إلى شراء سيارة».
مختبرات دقيقة
تقوم شركات مثل Terray ببناء مختبرات كبيرة عالية التقنية لتوليد البيانات للمساعدة في تدريب الذكاء الاصطناعي لإنتاج أدوية أكثر فعالية.
تدفع شركات الأدوية الكبرى لشركائها في الأبحاث مقابل تحقيق إنجازات بارزة نحو الأدوية المرشحة، والتي يمكن أن تصل إلى مئات الملايين من الدولارات على مر السنين. وإذا تمت الموافقة على الدواء في نهاية المطاف وحقق نجاحًا تجاريًا، فهناك تدفق من دخل حقوق الملكية.
تسعى شركات مثل Terray و Recursion Pharmaceuticals و Schrödinger و Isomorphic Labs إلى تحقيق اختراقات. ولكن هناك، بشكل عام، طريقان مختلفان: المسار الذي يبني مختبرات كبيرة، والآخر الذي لا يقوم بذلك.
Isomorphic، وهو اكتشاف الأدوية من Google DeepMind، مجموعة الذكاء الاصطناعي المركزية التابعة لشركة التكنولوجيا العملاقة، يرى أنه كلما كان الذكاء الاصطناعي أفضل، قلّت البيانات المطلوبة. وهي تراهن على براعتها البرمجية.
برنامج متقدم
في عام 2021، أصدرت Google DeepMind برنامجًا تنبأ بدقة بالأشكال التي يمكن أن تتشكل فيها سلاسل الأحماض الأمينية على شكل بروتينات. تحدد هذه الأشكال ثلاثية الأبعاد كيفية عمل البروتين. وكان ذلك بمثابة دفعة للفهم البيولوجي وساعد في اكتشاف الأدوية، لأن البروتينات هي التي تحرك سلوك جميع الكائنات الحية.
في الشهر الماضي، أعلنت شركتا Google DeepMind وIsomorphic أن أحدث نموذج للذكاء الاصطناعي، وهو AlphaFold 3، يمكنه التنبؤ بكيفية تفاعل الجزيئات والبروتينات، وهي خطوة أخرى في تصميم الأدوية.
وقال ماكس جاديربيرج، كبير مسؤولي الذكاء الاصطناعي في شركة Isomorphic: «نحن نركز على النهج الحسابي». «نعتقد أن هناك قدرًا كبيرًا من الإمكانات التي يمكن فتحها».
تكنولوجيا ثلاثية الأبعاد
تتذكر كاثلين إليسون، المؤسس المشارك وكبير العلماء في شركة Terray، قائلة «كنت أنا الروبوت».
ولكن بحلول عام 2018، عندما تأسست شركة Terray، كانت التقنيات اللازمة لبناء مختبر البيانات ذي النمط الصناعي الخاص بها تتقدم بسرعة.
اعتمدت شركة Terray على التقدم الذي أحرزته الشركات المصنعة الخارجية لتصنيع الرقائق صغيرة الحجم التي تصممها شركة Terray. تمتلئ مختبراتها بالمعدات الآلية، لكن معظمها تقريبًا يتم تخصيصه، بفضل المكاسب التي تحققت في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.
تقوم الشركة العملاقة بتطوير أدوية جديدة للأمراض الالتهابية بما في ذلك مرض الذئبة والصدفية والتهاب المفاصل الروماتويدي. وقال الدكتور برلين إن الشركة تتوقع أن تدخل الأدوية في التجارب السريرية بحلول أوائل العام المقبل 2026.
ويضيف الدكتور برلين «الاختبار النهائي بالنسبة لنا، وللمجال بشكل عام، هو إذا نظرت إلى الوراء خلال 10 سنوات، ويمكنك القول إن معدل النجاح السريري قد ارتفع بشكل كبير، ولدينا أدوية أفضل لصحة الإنسان».
- يتم تسجيل كل تفاعل بين مكونات الأدوية، مما ينتج عنه 50 تيرابايت من البيانات الأولية يوميًا أي ما يعادل أكثر من 12000 فيلم.
- المختبر، الذي تبلغ مساحته حوالي ثلثي ملعب كرة قدم، هو مصنع بيانات لاكتشاف الأدوية وتطويرها بمساعدة الذكاء الاصطناعي في مونروفيا، كاليفورنيا.
- شريحة Terray، التي تحتوي على 32 مليون جزيء صغير، يعمل كل جزيء منها كموقع تفاعل للفحص الكيميائي الحيوي عالي السرعة.
- مختبر بحث وتطوير شركة Terray يقوم بإنشاء وصفات للجزيئات الكيميائية المراد اختبارها وصقلها
من المجالات التي يقتحمها الذكاء الاصطناعي
ـ الطب الحيوي
ـ الطب النفسي
ـ الرعاية الصحية
ـ المواصلات والاتصالات
ـ الخدمات المالية
ـ الإنشاءات الهندسية
ـ إدارة المرافق وصيانة المنشآت
ـ صناعة الأسلحة
ـ القضاء
ـ الصحاف والإعلام
ـ الفلاحة
ـ إدارة النفايات
ـ خدمات الترجمة
ـ مجالات النشر العلمي والقانوني
ـ عالم الموضة وصناعة الأزياء
ـ إعادة تصنيع الموسيقا