واکسن هوش مصنوعی برای مقابله با همه‌گیری‌های آینده وارد آزمایش انسانی شد

محققان دانشگاه کمبریج و شرکت زیست‌فناوری DIOSynVax موفق شده‌اند نخستین آزمایش انسانی یک واکسن جهانی کروناویروس را با موفقیت پشت سر بگذارند؛ واکسنی که با استفاده از هوش مصنوعی طراحی شده و هدف آن محافظت در برابر طیف گسترده‌ای از کروناویروس‌های کنونی و آینده است.

به گزارش interestingengineering، نتایج این پژوهش که در نشریه Journal of Infection منتشر شده نشان می‌دهد این واکسن در نخستین مرحله آزمایش بالینی روی ۳۹ داوطلب سالم، ایمن بوده و هیچ عارضه جانبی قابل‌توجهی ایجاد نکرده است. دانشمندان معتقدند این فناوری می‌تواند مسیر توسعه واکسن‌ها را از رویکرد واکنشی فعلی به رویکردی پیشگیرانه و آینده‌نگر تغییر دهد.

برخلاف واکسن‌های رایج که برای مقابله با یک سویه مشخص از ویروس طراحی می‌شوند این واکسن جدید با هدف ایجاد ایمنی در برابر کل خانواده ساربکوویروس‌ها (Sarbecoviruses) توسعه یافته است. این خانواده شامل ویروس SARS-CoV-۲ عامل بیماری کووید-۱۹ ویروس سارس و همچنین طیفی از کروناویروس‌های موجود در خفاش‌ها است که ممکن است در آینده به انسان منتقل شوند و موجب همه‌گیری‌های جدید شوند.

طراحی سوپرآنتی‌ژن با کمک هوش مصنوعی

پژوهشگران برای ساخت این واکسن از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و مدل‌سازی‌های پیشرفته رایانه‌ای استفاده کردند. آنها به جای تمرکز بر یک ویروس شناخته‌شده ویژگی‌های ژنتیکی مشترک میان تمام اعضای خانواده ساربکوویروس‌ها را شناسایی کرده و یک سوپرآنتی‌ژن مصنوعی طراحی کردند.

آنتی‌ژن جزء فعال واکسن است که سیستم ایمنی بدن را برای شناسایی و مقابله با عوامل بیماری‌زا آموزش می‌دهد. در این پروژه دانشمندان با ترکیب ویژگی‌های مشترک ژنتیکی کروناویروس‌ها، آنتی‌ژنی ساختند که بتواند بدن را در برابر طیف وسیعی از ویروس‌های مرتبط حتی ویروس‌هایی که هنوز ظهور نکرده‌اند مقاوم کند.

این نخستین بار است که واکسنی با جز فعال کاملا طراحی‌شده توسط شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و هوش مصنوعی وارد مرحله آزمایش انسانی می‌شود.

ایجاد پاسخ ایمنی گسترده در انسان

در این مطالعه داوطلبان ۱۸ تا ۵۰ ساله در مراکز تحقیقات بالینی وابسته به مؤسسه ملی تحقیقات سلامت و مراقبت بریتانیا (NIHR) در شهر‌های ساوتهمپتون و کمبریج واکسن را دریافت کردند.

نتایج نشان داد واکسن نه‌تنها علیه SARS-CoV-۲ و ویروس سارس پاسخ ایمنی ایجاد می‌کند بلکه در برابر کروناویروس‌های مرتبط موجود در خفاش‌ها که می‌توانند تهدید‌های همه‌گیر آینده باشند نیز واکنش ایمنی قابل‌توجهی برمی‌انگیزد.

تزریق بدون سوزن

این واکسن به‌صورت یک واکسن DNA و با استفاده از سامانه جت میکروفلوئیدیک تزریق شد؛ روشی که نیازی به سوزن ندارد و می‌تواند برای افرادی که از تزریق هراس دارند گزینه مناسبی باشد. همچنین این فناوری امکان اجرای برنامه‌های واکسیناسیون گسترده را در مناطقی که دسترسی به تجهیزات تزریق سنتی محدود است، تسهیل می‌کند.

عبور از محدودیت واکسن‌های کنونی

یکی از چالش‌های اصلی واکسن‌های فعلی تغییر مداوم ویروس‌ها است. واکسن‌های آنفلوانزا و کووید-۱۹ معمولا بر اساس سویه‌های شناخته‌شده قبلی ساخته می‌شوند و با جهش ویروس اثربخشی آنها کاهش می‌یابد؛ موضوعی که نیاز به به‌روزرسانی مداوم واکسن‌ها را ایجاد می‌کند.

برای رفع این مشکل پژوهشگران داده‌های ژنتیکی مربوط به کروناویروس‌های ساربکو را از سراسر جهان جمع‌آوری کردند. سپس الگوریتم‌های یادگیری ماشین ویژگی‌های مشترک میان این ویروس‌ها را شناسایی کرده و آنها را در قالب یک آنتی‌ژن مصنوعی واحد ترکیب کردند تا امکان محافظت گسترده در برابر کل این خانواده ویروسی فراهم شود.

پیش از آغاز آزمایش انسانی این واکسن در مطالعات حیوانی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته بود. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد واکسن قادر است پاسخ ایمنی قدرتمندی علیه چندین نوع کروناویروس مختلف ایجاد کند.

با این حال محققان تاکید می‌کنند که برای تایید اثربخشی نهایی واکسن هنوز به مطالعات بیشتری نیاز است. گام بعدی اجرای یک کارآزمایی بالینی فاز دوم با تعداد بیشتری از شرکت‌کنندگان و تنوع جمعیتی گسترده‌تر خواهد بود تا توانایی واکسن در ایجاد محافظت وسیع‌تر مورد بررسی دقیق قرار گیرد.

امید به مقابله با بیماری‌های نوظهور

جاناتان هینی، استاد آزمایشگاه بیماری‌های ویروسی مشترک انسان و حیوان در دانشگاه کمبریج و سرپرست علمی این پروژه اعلام کرد: ما توسعه واکسن را از یک فرآیند واکنشی به یک فناوری آینده‌نگر تبدیل کرده‌ایم. این واکسن‌ها حتی با جهش ویروس‌ها نیز می‌توانند سطح محافظت خود را حفظ کنند.

وی افزود که این فناوری می‌تواند جهان را از چرخه دائمی تعقیب سویه‌های جدید ویروس و به‌روزرسانی مداوم واکسن‌ها نجات دهد.

همچنین سال فاوست، استاد دانشگاه ساوتهمپتون و محقق اصلی این مطالعه اظهار داشت که ویروس‌هایی مانند آنفلوانزا، کروناویروس‌ها و ابولا به‌طور مداوم در حال تکامل هستند و سامانه فعلی تولید واکسن‌ها اغلب نمی‌تواند با سرعت کافی خود را با این تغییرات هماهنگ کند.

به گفته وی واکسن‌های جهانی نسل جدید نه‌تنها در برابر چندین سویه مختلف به‌طور هم‌زمان محافظت ایجاد می‌کنند بلکه ممکن است در برابر ویروس‌های مرتبطی که هنوز وارد جمعیت انسانی نشده‌اند نیز موثر باشند.

گامی مهم برای پیشگیری از همه‌گیری‌های آینده

کارشناسان معتقدند در صورت موفقیت نهایی این فناوری می‌توان پیش از وقوع شیوع‌های گسترده واکسن‌های آماده‌ای در اختیار داشت که از میلیون‌ها مرگ جلوگیری کرده نیاز به قرنطینه‌های گسترده را کاهش داده و خسارت‌های اقتصادی ناشی از همه‌گیری‌ها را محدود کنند.

با وجود پایان وضعیت اضطراری ناشی از کووید-۱۹ دانشمندان هشدار می‌دهند که کروناویروس‌ها همچنان یک تهدید جدی برای سلامت عمومی محسوب می‌شوند. تعداد زیادی از این ویروس‌ها در جمعیت حیوانات در گردش هستند و هنوز مشخص نیست کدام‌یک ممکن است در آینده به انسان منتقل شده و منشا همه‌گیری بعدی شوند. در چنین شرایطی توسعه واکسن‌های جهانی می‌تواند یکی از مهم‌ترین ابزار‌های دفاعی بشر در برابر بیماری‌های نوظهور باشد.