Yapay Zeka Tarafından Tasarlanan Proteinler Ölümcül Yılan Zehriyle Mücadele Ediyor

Bilim insanları, yapay zeka (YZ) kullanarak kobra ve diğer zehirli yılanların toksinlerini etkisiz hale getirebilecek özel proteinler tasarladı. 15 Ocak’ta Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, laboratuvar deneylerinde geliştirilen proteinler, ölümcül dozda zehir verilen farelerin hayatta kalmasını sağladı.

Teknik Üniversitesi’nden (Braunschweig, Almanya) antikor araştırmacısı Michael Hust, çalışmaya katılmamasına rağmen sonuçları etkileyici buldu. “Proteinler gerçekten işini yapıyor. Fareler hayatta kalıyor. Hepimizin istediği de bu.” dedi.

Çalışma, 2024 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan üç bilim insanının araştırmalarına dayanan en yeni gerçek dünya uygulamalarından biri olarak görülüyor. 2022 yılında, Tıbbi Biyoteknolog Timothy Jenkins, Nobel ödüllü biyokimyacı David Baker’ın laboratuvarından yayımlanan bir ön baskıyı fark etti. Çalışmada, YZ ile tasarlanmış proteinlerin belirli moleküllere süper yapıştırıcı gibi bağlanabildiği anlatılıyordu.

Jenkins’in aklına şu soru geldi: "YZ, yılan zehri toksinlerine yapışıp onları etkisiz hale getirecek bir protein tasarlayabilir mi?"

Yıllardır yılan ısırıkları için yeni tedaviler geliştiren Jenkins, dünya genelinde her yıl yaklaşık 100.000 kişinin bu ısırıklar nedeniyle hayatını kaybettiğini belirtiyor. Zehirli yılanlar, ısırıklarıyla kasları felç edebilen ve solunumu durduran "üç parmak toksinleri" gibi ölümcül moleküller enjekte edebiliyor. Antivenomlar mevcut ancak geliştirilen yöntemlerin büyük çoğunluğu oldukça eski.

Jenkins, "Sektörde yeterince kâr olmadığı için yenilikçi çözümler geliştirilmiyor." dedi. Geleneksel antivenom üretiminde yılanlardan zehir sağma işlemi hala kullanılıyor, bu süreç ise "canlı bir el bombasını tutmaya" benzetiliyor. Daha sonra zehir, at veya benzeri büyük hayvanlara enjekte edilerek antikor üretimi sağlanıyor. Ancak yöntem maliyetli ve zaman alıcı olduğu için bilim insanları alternatif çözümler arıyor.

Son yıllarda, laboratuvar ortamında üretilen geniş bir antikor koleksiyonunu tarayarak belirli toksinleri hedefleyen antikorları belirleme yöntemi başarı kazandı. YZ ile bilim insanları toksinleri hedef alacak proteinleri sıfırdan ve çok daha hızlı bir şekilde tasarlayabiliyor.

Jenkins ve Baker, RFdiffusion adlı bir YZ modeli kullanarak özel proteinler oluşturdu. Ücretsiz protein tasarım aracı, YZ’nin görsel içerik üretme süreçlerine benzer bir şekilde protein yapılarını oluşturmasını sağlıyor. Örneğin, bir model pofuduk mont giymiş Papa'nın görüntüsünü oluşturabiliyorsa, RFdiffusion da bilim insanlarının hedef aldığı moleküle uygun proteinleri tasarlayabiliyor.

Baker’ın ekibi, modeli tüm bilinen protein yapılarına ve amino asit dizilimlerine göre eğiterek sistemin bir proteini en küçük bileşenlerinden nasıl tekrar bir araya getireceğini öğrenmesini sağladı.

Bilim insanları, YZ’ye yılan zehri toksinlerine bağlanabilecek proteinler tasarlattı ve laboratuvarda sentezledi. Proteinler, bir anahtarın ucunu kapatan manyetik bir kapak gibi çalışarak toksinin hücrelere bağlanmasını engelledi.

Araştırma ekibi, ölümcül dozda kobra toksini enjekte edilen farelere 15 dakika içinde tasarlanan proteinleri verdi veya toksinle eş zamanlı olarak uyguladı. Tüm fareler hayatta kaldı.

Jenkins, "Gerçekten çok heyecanlandık." diyerek geliştirilen proteinlerin etkisini doğrudan gözlemlemenin kendileri için önemli bir an olduğunu belirtti.

Ekip şimdi, proteinleri ticari bir ürün haline getirerek insanlar üzerinde test etmek istiyor. Hust, "Bilim insanları, özel tasarım proteinlerin insan dokularına beklenmedik şekilde bağlanmadığından emin olmalı." diyerek, güvenlik testlerinin kritik bir aşama olacağını vurguladı.

‍

‍


Kaynak: https://www.sciencenews.org/article/ai-snake-antivenom-venom