חוקרים סיניים השתמשו בבינה מלאכותית כדי לסרוק שילובים של מתכות ויסודות ולזהות תרכובות שיפרקו את הרדיקלים החופשיים הפוגעים בזקיקי השיער
העובדה שאני כל-כך מתרגש מהמחקר שאספר עליו כאן, אינה קשורה לכך שהוא עשוי לעזור לי להצמיח מחדש את שיער ראשי.
לפחות, לא רק בגלל זה.
הדבר החשוב ביותר למין האנושי – אחרי שיער – הוא החדשנות. היכולת להמציא פתרונות יצירתיים לבעיות היא סממן ההיכר שלנו כבני-אדם. בזכותה הגענו למעמדנו כיום כשליטי כדור-הארץ: המצאנו את החקלאות, את תעלות ההשקיה ואת הדשן, בזכותם אפשר להאכיל מיליארדי בני-אדם. פיתחנו את הרפואה המודרנית שהכפילה ואף שילשה את תוחלת החיים. הבנו את רזי הפיזיקה, הכימיה והנדסת החומרים, בזכותם הגענו לירח ושלחנו רובוטים לכוכבי-לכת אחרים ואל מחוץ למערכת השמש.
יש רק בעיה אחת: בני-אדם די גרועים בחדשנות. למזלנו, כל שאר המינים על פני האדמה גרועים בכך עוד יותר מאיתנו. זוהי נחמה זעומה, בהתחשב בכל הטוב שהיה יכול ליפול בחלקה של האנושות, אם רק היינו יכולים לחשוב בצורה יצירתית יותר, לסקור יותר אפשרויות לעתיד בקלות, ולהמר יותר בביטחון על אלו שיצליחו.
כאן נכנסת לסיפור הבינה המלאכותית, עם הדגמה ממחקר יוצא-דופן: כזה בו היא הייתה זו שהמציאה תרופה חדשה להצמחה מחדש של שיער.
רוב הקירחים בינינו סובלים ממצב המכונה אלופציה אנדרוגנית, או במילה אחת: התקרחות. זקיקי השערה נפגעים במצב זה משלל גורמים שונים, כמו הורמונים, דלקת, או עודף של רדיקלים חופשיים. כאשר רמות הרדיקלים החופשיים בזקיק השערה גבוהות מדיי, הם הורגים או פוגעים בתאים מספיק כדי לפגום ביצירת השערה.
כמובן, התאים אינם יושבים בשקט ומקבלים את הדין בזמן שהרדיקלים החופשיים קוטלים בהם. תאי זקיק השערה מכילים אנזים בשם סופר-אוקסיד דיסמוטאז, או בקיצור – סו”ד. האנזים הזה אמור לפרק את הרדיקלים החופשיים, אבל במקרים קיצוניים הוא לא מצליח להתמודד עם כולם. התוצאה: התקרחות.
בשלב זה נכנסים בני-האדם. מדענים הצליחו ליצור בעבר מולקולות שמחקות את פעולת הסו”ד ומפרקות רדיקלים חופשיים. הם קראו להן ננוזימים (nanozymes): גם כי המילה ננו מביאה תקציבים, וגם מכיוון שמדובר באמת במכונות בסדרי-גודל של מולקולות. לרוע המזל, הננוזימים שפותחו עד כה לא היו מרשימים במיוחד ביכולות שלהם.
ואז הגיעה הבינה המלאכותית.
במחקר חדש מתחילת נובמבר, הראו חוקרים סיניים שהם יכולים להשתמש בבינה מלאכותית כדי לעזור להם לתכנן ננוזימים משופרים להתמודדות עם התקרחות. הם יצרו מודלים של למידת מכונה וסרקו באמצעותם 91 שילובים שונים של מתכות ויסודות. המטרה הייתה לזהות תרכובת – ננוזימים ייחודיים – שתוכל לפרק רדיקלים חופשיים בצורה היעילה ביותר. הבינה המלאכותית הצביעה על תרכובת אחת – MnPS3 – שהייתה אמורה להיות מוצלחת במיוחד במשימה.
בשלב זה לקחו החוקרים את השליטה בחזרה לידיים, ויצרו את הננוזימים עליהם המליצה הבינה המלאכותית. הם שילבו ביחד מנגן, זרחן וגופרית כדי להפיק מספר עצום של יחידות ננוזימים. הם חשפו תאי עור אנושיים לננוזימים הללו, וגילו שרמות הרדילקים החופשיים באותם תאים יורדות באופן משמעותי, מבלי שייגרם נזק לתאים. הצלחה! אבל רק בצלחות הפטרי. מה יקרה בגוף?
כדי לענות על השאלה, החוקרים הזריקו לעכברים את הננוזימים עליהם המליצה הבינה המלאכותית. הם עשו זאת באמצעות מערכים של מיקרו-מחטים שהודבקו לעור והביאו את הננוזימים קרוב לזקיקי השערה. ואז, הם חיכו.
הם לא היו צריכים לחכות הרבה. תוך 13 ימים הצמיחו העכברים שערות עבות יותר, שכיסו בצפיפות גבוהה יותר את האזורים הקירחים שעל עורם של העכברים. התוצאות היו טובות יותר מאלו שהתגלו בעכברים שקיבלו מינוקסידיל – תרופה נפוצה למניעת נשירה. כלומר, הבינה המלאכותית הצליחה לזהות חומר עם פוטנציאל רפואי חדש. ושלא כמו בישיבת הורים בבית-הספר, הפוטנציאל של החומר הזה גם מומש. אמנם רק בעכברים לעת עתה, אבל יש לא-מעט בני-אדם שישמחו לקבל את הטיפול הזה, כשיהיה מוכן.
אבל לא בגלל זה אני מתרגש.
כולנו צריכים להיות מרוצים מהמחקר הזה, שנעשה על נושא שולי-יחסית מבחינה רפואית, מכיוון שהוא מעיד על העידן החדש לתוכו דוהרת האנושות. זה יהיה העידן של חדשנות על-אנושית במלוא מובן המילה. כלומר, חדשנות שתגיע מ- ‘מוחות’ שיכולים לחשוב מהר יותר מאלו של בני-האדם. הם יוכלו לסקור מספר אפשרויות גדול הרבה יותר מכפי שאנו יכולים. הם יהיו מסוגלים לגבש תיאוריות מורכבות יותר משהיינו יכולים לעשות במוחותינו האנושיים המוגבלים. הם יוכלו לעשות מדע טוב יותר, בשירותינו.
וכל זה קורה כבר היום ברפואה.
פיתוח תרופה חדשה הוא עניין שדורש זמן רב: שנים, לכל הפחות, ומוכרות גם תרופות שתהליך פיתוחן ואישורן ארך יותר מעשור. הסיבה היא שהגוף האנושי הוא מכונה מורכבת, שקשה לדעת כיצד בדיוק ישפיעו עליה מולקולות מסוג חדש – שלחלקן לא נחשף הגוף מעולם. כבר בשנות השמונים הבחינו חוקרי הרפואה שעלות המחקר בתחום הפרמקולוגיה מכפילה את עצמה מדי עשור בערך. חוק אצבע זה כונה בשם “חוק רום” (Eroom’s Law) מכיוון שהוא הפוך לחוק מור שמתאר את הקצב התזזיתי בהשתכללות שבבי המחשוב ובירידה במחיריהם.
מה אם היינו יכולים לשלב בינה מלאכותית – שמשתפרת בעצמה מדי שנה באופן דומה לחוק מור – במחקרים רפואיים? מה אם היא הייתה יכולה להאיץ את קצב פיתוח התרופות?
אלו כבר מזמן אינן שאלות בעלמא. בשנת 2021 פתחה חברת אקסיינשיה הבריטית בניסוי קליני במולקולה שפיתחה באמצעות בינה מלאכותית בתחום האונקולוגיה – רפואת הסרטן [1]. חברת רקורשן האמריקנית משסה את הבינה המלאכותית שלה בתרופות שכבר קיימות בשוק, בתקווה למצוא עבורן שימושים נוספים במחלות אחרות [2].
חברת אינסיליקו מדיסן הדגימה השנה לעולם איך נראה תהליך של פיתוח תרופות כשהוא חמוש בכוחותיה של הבינה המלאכותית. המחשבים עשו הלכה למעשה את המלאכה כולה, בכמה שלבים. בשלב הראשון הם עברו על מאגרי מידע נרחבים בנסיון לאתר חלבונים שיכולים לגרום לפיברוזיס בריאות. לאחר מכן פיתחה בינה מלאכותית אחרת רעיונות לעשרות מולקולות שיוכלו להתמודד עם החלבון בו הוחלט להתמקד. בחלק השלישי נעזרה החברה בבינה מלאכותית כדי לנטר אחר השפעות התרופה בשמונה מתנדבים באוסטרליה. התהליך כולו דרש שלושים חודשים – פרק-זמן קצר בהרבה מהמקובל במחקר רפואי להפקת תרופות חדשות [3]. תהליך מקביל רגיל, המנוהל כולו על-ידי בני-אדם, לוקח לרוב בין שלוש לשש שנים, עם עלויות של 430 מיליון דולרים – בהשוואה ל- 2.6 מיליון דולרים שעלה המחקר של הבינה המלאכותית [4].
זוהי, כמובן, רק ההתחלה. יכולותיה של הבינה המלאכותית ימשיכו להשתפר במהירות. בשנה האחרונה, למשל, הצליח המנוע אלפאפולד (AlphaFold) של חברת דיפמיינד לפענח כיצד נוצרים בתאים חלבונים בעלי צורות מורכבות, משרשרת ארוכה מקורית של מולקולות פשוטות הרבה יותר. אם המילים שכתבתי נשמעות כמו סינית, זה בסדר. מה שחשוב זה להבין שחלבונים – בהפשטה – הם מכונות זעירות שפועלות בתאים, ושבאמצעות הבינה המלאכותית אנחנו יכולים עכשיו לתכנן מכונות שיבצעו את העבודה שנרצה בתוך הגוף האנושי. המשמעויות של הפיתוח הזה לא יופיעו מיד, אבל אפשר לצפות שתוך מספר שנים של מחקר במעבדה וניסויים קליניים – שכולם יתבצעו במהירות גדולה יותר מבעבר, כמובן – נתחיל לראות את התוצאות בשטח עם תרופות חדשניות ויעילות יותר מאי-פעם.
נסיים כאן? ממש לא. הבינות המלאכותיות המשוכללות ביותר יוכלו להריץ סימולציות של התאים האנושיים, של רקמות ושל גוף האדם כולו. למעשה, הן מתחילות לעשות זאת כבר היום, גם אם בצורה מוגבלת. אבל בעתיד הנראה-לעין, כשכוחן של הסימולציות ייגבר, יוכלו החוקרים לעשות את עיקר המחקרים הקליניים במחשב – ורק את החלק האחרון יקיימו בבני-אדם של ממש. וכך ייתקצר גם אורכם של הניסויים הקליניים, ונוכל לקבל את התרופות מהמעבדה לידינו מהר הרבה יותר.
אז מה צופן לנו העתיד? נודה באמת: בימים אלו קשה יותר מהרגיל להיות אופטימי. אנו רואים איומים על הדמוקרטיה, על הסחר החופשי בין המדינות, על השלום הבינלאומי ועל חילופי המידע והטכנולוגיה ההדדיים בין מעצמות. אבל אם נצליח להתגבר על כל אלו, הרי שמצפה לנו עתיד בו הבינות המלאכותיות ימצאו תרופות למחלות מכל הסוגים – ואפילו לתהליכים ביולוגיים שאיננו מבינים היום על-בוריים, כמו ההזדקנות. כל זה לא יקרה היום, וגם לא מחר בבוקר, אבל אני מוכן לשים כסף טוב על כך שכבר בעשרים השנים הקרובות נחווה קפיצה דרמטית ביכולות הרפואיות שלנו, ובקצב פיתוח ואישור התרופות והטיפולים החדשים.
וגם אם אפסיד את הכסף, לא נורא. אולי לפחות אקבל בחזרה את השיער.
[1] https://investors.exscientia.ai/press-releases/press-release-details/2021/exscientia-announces-first-ai-designed-immuno-oncology-drug-to-enter-clinical-trials/Default.aspx
[2] https://www.recursion.com/approach
[3] https://insilico.com/phase1
[4] http://phrma-docs.phrma.org/sites/default/files/pdf/rd_brochure_022307.pdf
המחקר המקורי ב- NanoLetters – נמצא כאן – https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c03119
עוד בנושא באתר הידען:
