پژوهشگران دانشگاه کمبریج با بهرهگیری از قدرت هوش مصنوعی (AI)، نوعی واکسن با رویکردی کاملاً نوین را توسعه دادهاند که مولفه کلیدی آن توسط هوش مصنوعی طراحی شده است. این نوآوری علمی برای نخستین بار در بدن انسان مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج اولیه حاکی از پتانسیل بالای آن در مقابله با طیف وسیعی از ویروسها، از جمله سویههای مختلف کروناویروس انسانی و حتی ویروسهای مرتبط در خفاشها که قابلیت انتقال به انسان را دارند، است. هدف غایی این پروژه، دستیابی به یک واکسن همگانی است که بتواند در برابر همهگیریهای آتی، سپر دفاعی مستحکمی ایجاد کند.
در مقابل، واکسنهای سنتی با هدف قرار دادن یک ویروس یا سویه خاص طراحی میشوند. این رویکرد زمانی با چالش مواجه میشود که ویروسها دچار جهش شده و تغییرات ژنتیکی قابل توجهی پیدا میکنند. در چنین شرایطی، اثربخشی واکسن کاهش یافته و نیاز به تولید مجدد یا بهروزرسانی آن، همانند واکسنهای سالانه آنفلوآنزا یا واکسنهای کووید-۱۹ که بارها از سال ۲۰۲۱ تاکنون بهروزرسانی شدهاند، احساس میشود. اینجاست که هوش مصنوعی با تحلیل حجم عظیمی از دادههای ژنتیکی ویروسهای مرتبط، قادر است بخشهای پایدار و مشترک در میان سویههای مختلف را شناسایی کند؛ بخشهایی که احتمال تغییرشان در طول زمان ناچیز است. تمرکز بر این نقاط ثابت، امکان طراحی واکسنی را فراهم میآورد که نه تنها علیه سویه اولیه، بلکه علیه کل خانواده ویروس موثر باشد.
فناوری واکسنهای DNA مبتنی بر هوش مصنوعی
تیم تحقیقاتی کمبریج دقیقاً همین رویکرد را اتخاذ کرده است. آنها با استفاده از هوش مصنوعی، ویروسهای خانواده سارابکوویروس (Sarbecovirus)، شامل عوامل بیماریزای SARS و COVID-19 و همچنین کروناویروسهای حیوانی مرتبط، را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. هدف، یافتن ویژگیهای مشترکی بود که تکامل به طور قابل توجهی آنها را دستنخورده باقی گذاشته است. این ویژگیهای پایدار، اساس طراحی مولکولی واکسن جدید را تشکیل دادند.
یکی از نکات برجسته این واکسن، استفاده از فناوری DNA به جای mRNA است. واکسنهای DNA عموماً پایداری بیشتری نسبت به واکسنهای mRNA دارند، که این امر حمل و نقل و نگهداری آنها را تسهیل میکند. این ویژگی، به ویژه برای کشورهای کمدرآمد که زیرساختهای زنجیره سرد (Cold Chain) محدودی دارند، یک مزیت قابل توجه محسوب میشود. علاوه بر این، امکان تزریق این واکسنها بدون سوزن و از طریق فشار بالای مایع از طریق پوست، فرآیند واکسیناسیون را کمتر دردناک و در مقیاس بزرگ، به ویژه در زمان شیوع بیماری، آسانتر میکند.
پتانسیل مقابله با همهگیریهای آینده
این مزایای عملی زمانی اهمیت بیشتری پیدا میکنند که واکسن بتواند کاری فراتر از واکسنهای فعلی انجام دهد: محافظت در برابر ویروسهایی که هنوز با آنها مواجه نشدهایم. واکسنهای با طیف اثر وسیع (Broad-spectrum) قابلیت تغییر رویکرد جهانی به بیماریهای عفونی نوظهور را دارند. با ارائه حفاظتی گستردهتر نسبت به واکسنهای سنتی، میتوانند ایمنی سریعی را در برابر تهدیدات ویروسی جدید و در حال ظهور ایجاد کنند.
این امر به مقامات بهداشت عمومی ابزارهایی برای مهار سریع شیوع بیماریها پیش از تبدیل شدن به همهگیریهای جهانی میدهد. همچنین میتواند رویکرد ما به بیماریهای آشنا را متحول کند. آنفلوآنزا به دلیل وجود سویههای متعدد و تکامل سریع، یک هدف ایدهآل برای این فناوری است. دانشمندان مجبورند هر ساله سویههای غالب فصل آینده آنفلوآنزا را پیشبینی کنند و در صورت اشتباه در پیشبینی، اثربخشی واکسن کاهش مییابد. واکسن همگانی آنفلوآنزا که ویژگیهای مشترک میان سویههای مختلف را هدف قرار دهد، میتواند به رقابت سالانه برای همگام شدن با ویروس پایان دهد.
ویروس ابولا نیز دلیل اهمیت این رویکرد را در زمان حاضر نشان میدهد. شیوع اخیر در جمهوری دموکراتیک کنگو و اوگاندا توسط سویه بوندبوگویو (Bundibugyo) هدایت میشود که از واکسنهای موجود فرار میکند. در حالی که محققان برای تولید واکسنی جدید برای این سویه تلاش میکنند، جوامع محلی همچنان در معرض خطر بالا قرار دارند. یک واکسن با طیف اثر وسیع که کل خانواده ویروسی را پوشش دهد، میتواند این تصویر را کاملاً دگرگون کند.
نتایج آزمایشات بالینی
این اولین آزمایش انسانی واکسن طراحی شده توسط هوش مصنوعی است. نتایج نشان داد که این واکسن DNA قادر به تحریک سیستم ایمنی برای تولید آنتیبادیهایی است که قادر به شناسایی انواع مختلف سارابکوویروسها هستند. این فناوری ایمن و به خوبی تحملپذیر تلقی شد.
این یک پیشرفت هیجانانگیز است زیرا پتانسیل هوش مصنوعی را در طراحی واکسنهای مقاوم در برابر جهش (variant-proof) علیه تهدیدات همهگیر آینده نشان میدهد. سیستم تحویل بدون سوزن نیز میتواند توزیع و دسترسی به واکسن را در سراسر جهان آسانتر کند.
با این حال، کارهای بیشتری لازم است. اگرچه نتایج این مطالعه دلگرمکننده است، پاسخهای ایمنی پس از واکسیناسیون نسبتاً متوسط بود. همچنین مشخص نیست که این محافظت تا چه مدت باقی میماند و آیا نیاز به دوزهای تقویتی بیشتری وجود دارد یا خیر. آزمایشات بزرگتر نیز برای تعیین اینکه آیا این واکسن میتواند عفونتهای ویروسی را در دنیای واقعی پیشگیری یا کاهش دهد، مورد نیاز است.
دستیابی به یک واکسن همگانی هنوز چند سال فاصله دارد و هر واکسن جدیدی باید آزمایشات گستردهتری را برای اثبات ایمنی، اثربخشی و ارائه محافظت پایدار پشت سر بگذارد. با این حال، این مطالعه نشان میدهد که هدف نزدیکتر شده و هوش مصنوعی میتواند در سرعت بخشیدن به این مسیر یاریرسان باشد.
تحلیل تاثیر
توسعه واکسنهای طراحی شده توسط هوش مصنوعی، به ویژه با هدف ایجاد مصونیت همگانی در برابر خانوادههای ویروسی، یک گام انقلابی در حوزه بهداشت عمومی محسوب میشود. این فناوری پتانسیل تغییر چشمگیر در نحوه واکنش ما به همهگیریهای آینده و همچنین مدیریت بیماریهای عفونی رایج را دارد. با کاهش زمان و هزینه لازم برای طراحی واکسن و افزایش قابلیت دسترسی از طریق فناوریهای نوین تحویل، این رویکرد میتواند به طور بالقوه شکافهای موجود در سیستم سلامت جهانی را پر کرده و دسترسی عادلانه به واکسن را تسهیل کند. با این حال، موفقیت نهایی به نتایج آزمایشات بالینی گستردهتر و اطمینان از اثربخشی طولانیمدت و ایمنی کامل این نسل جدید واکسنها بستگی دارد.
