นักวิจัยจีนพัฒนาแพลตฟอร์ม AI เพิ่มความเร็วคัดกรองยามากขึ้น ‘หนึ่งล้านเท่า’

× กรุณาติดต่อทีมงานเพื่อดาวน์โหลดคลิป

ปักกิ่ง, 12 ม.ค. (ซินหัว) — มหาวิทยาลัยชิงหัวรายงานว่าทีมนักวิจัยจีนได้พัฒนาแพลตฟอร์มการคัดกรองยาเสมือนจริงที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ซึ่งสามารถเพิ่มความเร็วในการคัดกรองยาได้มากถึง 1 ล้านเท่า และมีความแม่นยำในการคาดการณ์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม

แพลตฟอร์มดังกล่าวมีชื่อว่าดรักคลิป (DrugCLIP) ช่วยให้ทีมวิจัยสามารถดำเนินโครงการคัดกรองยาเสมือนจริงในระดับจีโนมมนุษย์ได้เป็นครั้งแรก เปิดแนวทางใหม่สำหรับการค้นคว้ายาเชิงนวัตกรรม โดยงานวิจัยที่เกี่ยวข้องเผยแพร่ทางออนไลน์ในวารสารไซแอนซ์ (Science) เมื่อวันศุกร์ (9 ม.ค.) ที่ผ่านมา

ปัจจุบันเป้าหมายและสารประกอบที่มีศักยภาพส่วนใหญ่ในจีโนมมนุษย์ยังคงไม่ได้รับการสำรวจ จีโนมมนุษย์เข้ารหัสโปรตีนมากกว่า 20,000 ชนิด แต่มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ถูกนำมาใช้เป็นเป้าหมายในการพัฒนายา ส่งผลให้การคัดกรองสารตั้งต้นที่มีศักยภาพจากขอบเขตทางเคมีและเป้าหมายอันกว้างใหญ่นี้ กลายเป็นคอขวดสำคัญของวงการวิจัยด้านการค้นคว้ายา

การคัดกรองโปรตีนเป้าหมายเพียง 10,000 ชนิด โดยใช้เครื่องมือการจำลองการจับยึดระดับโมเลกุล (molecular docking) ที่ทันสมัยที่สุด จะต้องใช้เวลาคำนวณต่อเนื่องยาวนานหลายศตวรรษบนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว ส่งผลให้การจับคู่เป้าหมายใหม่กับโมเลกุลที่มีศักยภาพในการพัฒนายาถูกจำกัดอย่างมาก ทว่าดรักคลิปช่วยลดระยะเวลาดังกล่าวลงอย่างมหาศาล โดยย่นเวลาที่ต้องใช้หลายศตวรรษให้เหลือเพียงหนึ่งวันบนหน่วยประมวลผลย่อยหนึ่งหน่วย ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานในระบบคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงหรือระบบคอมพิวเตอร์แบบกระจาย

ขณะที่อัลฟาโฟลด์ (AlphaFold) ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2024 ได้ช่วยแก้ปัญหาการคาดการณ์โครงสร้างโปรตีนแล้ว แต่ดรักคลิปได้ก้าวไปอีกขั้นด้วยการสร้างสะพานเชื่อมสำคัญจากโครงสร้างโปรตีนสู่การค้นคว้ายา ทำให้สามารถคัดกรองยาเสมือนจริงในวงกว้างครอบคลุมทั้งจีโนมมนุษย์

หัวใจสำคัญในความก้าวหน้าของดรักคลิปคือการปรับแนวคิดการจับยึดระดับโมเลกุลแบบดั้งเดิม ให้เป็นการประเมินความเข้ากันได้ของช่องจับโปรตีนและโมเลกุลจากคุณลักษณะและโครงสร้างโดยรวม เมื่อทำงานบนโหนดประมวลผลที่มีซีพียู 128 คอร์ และจีพียู 8 ตัว แพลตฟอร์มนี้สามารถให้คะแนนคู่โปรตีน-โมเลกุลได้หลายล้านล้านคู่ต่อวัน ส่งผลให้ความเร็วในการคัดกรองเพิ่มขึ้นราวหนึ่งล้านเท่าเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม

ในโครงการคัดกรองระดับจีโนมครั้งแรก ทีมวิจัยได้นำดรักคลิปไปใช้กับโปรตีนเป้าหมายราว 10,000 ชนิด และช่องจับโปรตีน 20,000 ตำแหน่ง วิเคราะห์โมเลกุลขนาดเล็กที่มีลักษณะคล้ายยามากกว่า 500 ล้านชนิด ซึ่งความพยายามดังกล่าวนำสู่การค้นพบโมเลกุลที่มีศักยภาพในการออกฤทธิ์มากกว่า 2 ล้านชนิด จนเกิดฐานข้อมูลการคัดกรองโปรตีน-ลิแกนด์ (protein-ligand) ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา

ปัจจุบันฐานข้อมูลดังกล่าวได้เปิดให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลกเข้าถึงได้ฟรี เพื่อเป็นแหล่งข้อมูลสำคัญสำหรับการวิจัยพื้นฐานและการค้นคว้ายาในระยะเริ่มต้น

สำหรับในอนาคต ทีมพัฒนาดรักคลิปมีแผนจะร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับภาควิชาการและภาคอุตสาหกรรม เพื่อเร่งการค้นพบเป้าหมายใหม่และยารุ่นแรกของโลกในสาขาต่างๆ เช่น มะเร็งวิทยา โรคติดเชื้อ และโรคหายาก