एआई एंटीबायोटिक्स: आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस एल्गोरिदम नए प्रकार के एंटीबायोटिक्स की पहचान कैसे कर रहे हैं

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  क्वांटमरन दूरदर्शिता
• अप्रैल १, २०२४

अंतर्दृष्टि सारांश

एंटीबायोटिक दवाओं की खोज के लिए नई प्रक्रियाओं की खोज, जैसे कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) को शामिल करना, अत्यधिक प्रतिरोधी बैक्टीरिया से निपटने के द्वार खोल रहा है। इस शोध के दूरगामी प्रभाव हैं, संभावित रूप से लाखों लोगों की जान बचाने से लेकर सरकारी नीतियों को आकार देने और फार्मास्युटिकल उद्योग की दिशा को प्रभावित करने तक। अतिरिक्त खोजें, जैसे प्रोटीन फोल्डिंग के समाधान और कार्बन-अवशोषित सामग्री का विकास, स्वास्थ्य देखभाल, जलवायु परिवर्तन शमन और ऊर्जा उत्पादन और भंडारण पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालने के लिए तैयार हैं।

एआई एंटीबायोटिक्स संदर्भ

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) में एआई मॉडल का उपयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने (2020) एक एंटीबायोटिक की पहचान की जो कई बैक्टीरिया उपभेदों को मार सकता है। गंभीर रूप से, यह दवा (हैलिसिन) उन जीवाणुओं के उपभेदों को मार सकती है जो एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी माने जाते हैं। एआई मॉडल का उपयोग करके, एंटीबायोटिक दवाओं की पहचान केवल वांछित अणु के गुणों को इंगित करके की जा सकती है, जबकि अनगिनत परीक्षणों और परीक्षणों को शुरू करने में कई साल लग सकते हैं और परिणाम देने में काफी लागत लग सकती है। एमआईटी शोधकर्ताओं ने एक कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया जो कुछ ही दिनों में सौ मिलियन से अधिक रासायनिक यौगिकों की जांच करने में सक्षम है। मॉडल को संभावित एंटीबायोटिक दवाओं का चयन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो अन्य दवा उपचारों की तुलना में विभिन्न तंत्रों का उपयोग करके बैक्टीरिया को मारते हैं। 

अमेरिका स्थित प्रौद्योगिकी फर्म आईबीएम ने एक एआई प्रणाली भी विकसित की है जो कुछ ही दिनों में नई एंटीबायोटिक्स डिजाइन कर सकती है और सीओवीआईडी ​​​​-19 महामारी जैसी अन्य स्थितियों के लिए नए उपचार बनाने में मदद कर सकती है। कंपनी का सिस्टम एक जेनरेटिव मॉडल पर निर्भर करता है, जिसमें शोधकर्ता ज्ञात पेप्टाइड अणुओं के विशाल डेटाबेस के साथ एआई एल्गोरिदम प्रदान करते हैं। एआई एल्गोरिदम पैटर्न का विश्लेषण करने के लिए डेटाबेस का उपयोग करता है और फिर अणुओं और उनके गुणों के बीच संबंध की गणना करता है।

यदि किसी विशेष अणु में एक निश्चित संरचना या संरचना पाई जाती है, तो यह एक विशिष्ट कार्य करता है, जो सिस्टम को अणु डिजाइन के बुनियादी नियमों को सीखने की अनुमति देता है। शोधकर्ता एआई प्रणाली को बता सकते हैं कि वह नए अणु में कौन से गुण चाहते हैं, और इन मापदंडों का उपयोग करके, फिर इन मापदंडों को पूरा करने वाले नए अणुओं को डिजाइन करते हैं, जिनका चूहों पर परीक्षण किया जा सकता है। एआई प्रणाली को कुछ ही दिनों में 100 मिलियन रासायनिक यौगिकों को स्कैन करने और संभावित एंटीबायोटिक दवाओं की पहचान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

विघटनकारी प्रभाव

वैज्ञानिक जिस प्रक्रिया की खोज कर रहे हैं, उसके माध्यम से नई एंटीबायोटिक दवाओं की खोज एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी बैक्टीरिया के खिलाफ लड़ाई में आशा की किरण का प्रतिनिधित्व करती है। यह प्रक्रिया न केवल उन एंटीबायोटिक दवाओं की पहचान करने की अनुमति देती है जो अत्यधिक प्रतिरोधी वेरिएंट को लक्षित कर सकती हैं, बल्कि नई दवाओं को डिजाइन करने का द्वार भी खोलती हैं जो ज्ञात एंटीबायोटिक दवाओं से प्रभावित नहीं होने वाले बैक्टीरिया से लड़ सकती हैं। चूँकि हम 'पोस्ट-एंटीबायोटिक' युग में प्रवेश कर रहे हैं, जहाँ मौजूदा एंटीबायोटिक्स पौधों, जानवरों और मनुष्यों के इलाज में अत्यधिक उपयोग के कारण अपनी प्रभावशीलता खो रहे हैं, यह शोध पहले से कहीं अधिक महत्वपूर्ण है। 

संयुक्त राष्ट्र की एक रिपोर्ट के अनुसार, एंटीबायोटिक दवाओं की कम दक्षता एक गंभीर चिंता का विषय है, जिससे सालाना 700,000 लोगों की मौत हो जाती है। यदि यही प्रवृत्ति जारी रही तो 10 तक यह संख्या चिंताजनक रूप से 2050 मिलियन तक बढ़ने का अनुमान है। नए एंटीबायोटिक्स की खोज और निर्माण करने की क्षमता सिर्फ एक वैज्ञानिक प्रगति नहीं है; यह एक जीवन रेखा है जो भविष्य में संभावित रूप से लाखों लोगों की जान बचा सकती है। सरकारों के लिए, यह इस क्षेत्र में अनुसंधान और विकास का समर्थन करने के साथ-साथ मौजूदा एंटीबायोटिक दवाओं के अत्यधिक उपयोग को विनियमित करने के लिए नीतियों को लागू करने के महत्व को रेखांकित करता है। 

नई एंटीबायोटिक दवाओं के विकास से सामान्य संक्रमणों के लिए अधिक प्रभावी उपचार हो सकता है, जिससे जटिलताओं और मृत्यु का जोखिम कम हो सकता है। फार्मास्युटिकल उद्योग की कंपनियों को चिकित्सा के भविष्य को आकार देने की इसकी क्षमता को पहचानते हुए, इस शोध में निवेश करने की आवश्यकता हो सकती है। शैक्षणिक संस्थानों को इस क्षेत्र में अगली पीढ़ी के वैज्ञानिकों को प्रशिक्षित करने पर भी ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता हो सकती है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि गति जारी रहे। 

एआई एंटीबायोटिक्स के निहितार्थ

एआई एंटीबायोटिक्स के व्यापक निहितार्थों में शामिल हो सकते हैं:  

• फार्मास्युटिकल एप्लिकेशन पहले से इलाज न हो सकने वाली बीमारियों के इलाज के लिए नए उपचार और दवाएं विकसित कर रहे हैं, जिससे जीवन प्रत्याशा बढ़ रही है और पुरानी और तीव्र स्थितियों से पीड़ित रोगियों के लिए जीवन की गुणवत्ता में सुधार हुआ है।
• प्रोटीन फोल्डिंग की दशकों पुरानी समस्या के संभावित समाधान खोजे जा रहे हैं, जिससे जैविक प्रक्रियाओं की गहरी समझ संभव हो सकेगी और अल्जाइमर और पार्किंसंस जैसी बीमारियों के लिए उपचार के विकास में तेजी आएगी।
• जलवायु परिवर्तन से निपटने के लिए कार्बन-अवशोषित सामग्रियों की खोज, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में कमी में योगदान और ग्लोबल वार्मिंग के प्रभावों को कम करने के वैश्विक प्रयासों का समर्थन करना।
• उन सामग्रियों की खोज जिनका उपयोग ऊर्जा के उत्पादन और भंडारण को आगे बढ़ाने, ऊर्जा दक्षता बढ़ाने और गैर-नवीकरणीय संसाधनों पर निर्भरता को कम करने के लिए किया जा सकता है।
• सरकारें कृषि और स्वास्थ्य देखभाल में एंटीबायोटिक के उपयोग पर सख्त नियम लागू कर रही हैं, जिससे मौजूदा एंटीबायोटिक दवाओं की प्रभावशीलता को संरक्षित करने के लिए अधिक नियंत्रित और जिम्मेदार दृष्टिकोण सामने आया है।
• एंटीबायोटिक प्रतिरोध से संबंधित अनुसंधान में निवेश बढ़ाना, वैज्ञानिकों, स्वास्थ्य देखभाल पेशेवरों और नीति निर्माताओं के बीच सहयोग को बढ़ावा देना और नई चिकित्सा प्रौद्योगिकियों के विकास को बढ़ावा देना।
• एंटीबायोटिक प्रतिरोध के बारे में जागरूकता बढ़ाने के लिए लक्षित शैक्षिक अभियानों का विकास, जिससे अधिक सूचित सार्वजनिक व्यवहार और जिम्मेदार एंटीबायोटिक उपयोग के लिए समर्थन प्राप्त हो सके।
• फार्मास्युटिकल उद्योग का ध्यान वैयक्तिकृत चिकित्सा की ओर स्थानांतरित हो गया है, जिससे व्यक्तिगत आनुवंशिक संरचना की समझ का लाभ उठाया जा रहा है, जिससे अधिक अनुरूप और प्रभावी उपचारों को बढ़ावा मिल रहा है।
• निर्माण और विनिर्माण में नई सामग्रियों और प्रौद्योगिकियों के एकीकरण से अधिक ऊर्जा-कुशल इमारतों और परिवहन प्रणालियों का निर्माण होगा, जो अधिक टिकाऊ शहरी वातावरण में योगदान देगा।
• वैज्ञानिक और स्वास्थ्य सेवा क्षेत्रों में नई नौकरी भूमिकाओं और विशेषज्ञताओं के उद्भव से एंटीबायोटिक अनुसंधान, प्रोटीन फोल्डिंग और सामग्री विज्ञान से संबंधित क्षेत्रों में कुशल पेशेवरों की मांग बढ़ गई है।

विचार करने के लिए प्रश्न

• आपको क्या लगता है कि नए एंटीबायोटिक्स, यदि कोई हो, का उत्पादन करने के लिए फार्मास्युटिकल एआई सिस्टम की क्षमता को क्या सीमित कर सकता है? 
• क्या आप मानते हैं कि एआई-संचालित अनुसंधान प्रयासों के हिस्से के रूप में खोजे गए किसी भी नए एंटीबायोटिक को उन देशों के लिए आसानी से उपलब्ध कराया जाना चाहिए जिनके पास समान अनुसंधान का उत्पादन और प्रदर्शन करने के लिए संसाधन नहीं होंगे?