باحثون يستخدمون “ذكاء اصطناعي بيولوجي” لهندسة البروتينات داخل الخلايا

طور علماء أستراليون في جامعة سيدني نظامًا يُدعى PROTEUS (اختصارًا لـ PROTein Evolution Using Selection)، وهو نظام “ذكاء اصطناعي بيولوجي” يُسرع عملية تطور الجزيئات داخل الخلايا الثديية، مما يختصر عمليات كانت تستغرق سنوات إلى أسابيع فقط. وفقًا لتقارير جامعة سيدني، فإن هذه المنصة مفتوحة المصدر تحاكي الانتخاب الطبيعي لتصميم بروتينات ذات وظائف جديدة أو محسنة، مما قد يُحدث ثورة في تطوير العلاجات الجينية، والأدوية الدقيقة، وأدوات البحث المتقدمة.

يعتمد النظام على التطور الموجه، وهي تقنية معملية تحاكي الانتخاب الطبيعي لتوليد جزيئات ذات وظائف جديدة بسرعة. وعلى عكس الطرق التقليدية التي تعمل بشكل أساسي في الخلايا البكتيرية، فإن PROTEUS يعمل مباشرة داخل الخلايا الثديية، مما يجعل نتائجه أكثر ملاءمة للتطبيقات البشرية. فعند مواجهة تحدي بيولوجي مثل إيقاف جين مسبب لمرض، يستكشف النظام ملايين التسلسلات الجينية غير الموجودة طبيعيًا لإيجاد حلول متكيفة للغاية.

ولمنع النظام من “الغش” بإيجاد حلول بسيطة، استخدم الباحثون جسيمات فيروسية كيميرية (تجمع بين الغلاف الخارجي لفيروس وجينات فيروس آخر)، مما يحافظ على استقرار الخلية خلال دورات التطور المتعددة. تتيح هذه الطريقة المبتكرة للعلماء برمجة الخلايا الثديية بمشكلات جينية وترك النظام يعمل باستمرار، مع مراقبة دورية لفهم كيفية حل التحديات المعقدة.

إنجازات رئيسية وتطبيقات

أظهر فريق البحث قدرات PROTEUS من خلال تطوير نسخ محسنة من بروتينات يمكن تنظيمها بسهولة بالأدوية، وإنشاء أجسام نانوية تكشف تلف الحمض النووي—وهي عملية رئيسية في تطور السرطان. كما طُبق النظام لتعزيز تقنيات التعديل الجيني مثل CRISPR، مما يحسن دقتها وفعاليتها في التطبيقات العلاجية.

عندما يُواجه بمشكلات بيولوجية معقدة ذات حلول غير مؤكدة، يعمل PROTEUS بشكل مشابه لمنصات الذكاء الاصطناعي التقليدية، حيث يستكشف احتمالات جزيئية هائلة لإيجاد الحلول المثلى. وقد أثبتت هذه الطريقة فائدتها خاصة في تطوير بروتينات داخل الخلايا الثديية، والتي تمثل تحديات فريدة مقارنة بالأنظمة البكتيرية لكنها أكثر ملاءمة للطب البشري.

مزايا المصدر المفتوح

يمثل قرار جعل PROTEUS مفتوح المصدر خطوة استراتيجية لتسريع الابتكار العالمي في التكنولوجيا الحيوية والطب. من خلال مشاركة هذه التقنية مجانًا، تتيح جامعة سيدني ومعهد Centenary للباحثين حول العالم تبني المنصة وتعديلها لتطبيقات متنوعة. وقد يؤدي هذا النهج التعاوني إلى تسريع كبير في تطوير إنزيمات متقدمة، وأدوات جزيئية، وعلاجات، وتقنيات تحرير جيني محسنة.

كما أن طبيعة PROTEUS المفتوحة المصدر تجعل تقنيات التطور الموجه المتطورة في متناول المختبرات التي قد تفتقر إلى الموارد اللازمة لمثل هذه الأبحاث المتقدمة. وكما أشار البروفيسور جريج نيلي من جامعة سيدني، فإن هذا الوصول الحر ضروري لمواجهة التحديات التي قد تستغرق سنوات لحلها—إن وُجدت حلولٌ أصلاً.

تأثير مستقبلي على الطب

تمتد التطبيقات الطبية المحتملة لـ PROTEUS إلى ما هو أبعد من الإنجازات الحالية. فقد أظهر الباحثون بالفعل فائدته في أبحاث السرطان، حيث عززت بكتيريا Proteus mirabilis المعدلة جينيًا (والتي تعبر عن بروتين FlaB) اختراق الخلايا التائية للأورام وكبحت نموها.

قد تحدث هذه المنصة ثورة في الطب الدقيق من خلال توليد جزيئات مصممة بدقة للعمل في الجسم البشري، مما قد يؤدي إلى علاجات كان يُعتقد سابقًا أنها مستحيلة باستخدام التقنيات التقليدية. وتُعد قدرة النظام على تطوير البروتينات بسرعة داخل الخلايا الثديية مفيدة بشكل خاص لتطوير العلاجات الجينية المستهدفة وتحسين علاجات كبح المناعة، كما ظهر في دراسات حيث زاد علاج P. mirabilis من تعبير PD-L1 في الخلايا المناعية وعزز فعالية علاجات كبح PD-L1 في نماذج سرطان القولون والمستقيم.

بفضل تسريعه الجذري للجدول الزمني، قد يحول PROTEUS عمليات اكتشاف الأدوية—التي كانت تستغرق سنوات—إلى مساعي تستمر أسابيع فقط، مما يساعد في مواجهة تحديات طبية ملحة مثل مقاومة المضادات الحيوية والأمراض المعقدة.

المصادر

[1] https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2025/07/07/scientists-create-biological-artificial-intelligence-system.html
[2] https://scitechdaily.com/?p=485391
[3] https://medicalxpress.com/news/2025-07-scientists-biological-artificial-intelligence.html
[4] https://opengovasia.com/australia-pioneering-biological-ai-for-precision-medicine/
[5] https://shiawaves.com/english/news/science/ai-news/128827-novel-biological-artificial-intelligence-system-could-make-impossible-medicines-real/
[6] https://www.oneindia.com/artificial-intelligence/biological-artificial-intelligence-proteus-research-system-011-7795329.html
[7] https://english.news.cn/20250708/7b4bfba518454703b6cfb0cce4badebb/c.html
[8] https://news.ssbcrack.com/australian-researchers-develop-groundbreaking-biological-ai-platform-for-drug-discovery/
[9] https://menafn.com/1109773473/Australia-Introduces-Breakthrough-AI-to-Fast-Track-Drug-Discovery
[10] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7046756/
[11] https://www.labonline.com.au/content/life-scientist/article/-directed-evolution-used-to-design-molecules-in-mammal-cells-971456370
[12] https://trial.medpath.com/news/03442ac6adaa0379/australian-scientists-develop-proteus-biological-ai-platform-to-accelerate-drug-discovery
[13] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10937320/
[14] https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/145089/hendel-sjhendel-phd-chemistry-2022-thesis.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[15] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0188960
[16] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8063495/
[17] https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science/articles/10.3389/fvets.2020.00589/full
[18] https://tlo.mit.edu/industry-entrepreneurs/available-technologies/platform-continuous-directed-evolution-human-cells
[19] https://news.stanford.edu/stories/2025/02/generative-ai-tool-marks-a-milestone-in-biology-and-accelerates-the-future-of-life-sciences
[20] https://riojournal.com/article/106849/