אלגוריתם ייחודי מאפשר קיצור זמן הגילוי של תרופות משנים לחודשים

האלגוריתם מבוסס על גישה ממוחשבת ייחודית לפתרון בעיות מסובכות במיוחד, ופותח במעבדתו של פרופ' עמירם גולדבלום, מהמכון לחקר התרופה שבפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית.

מקור: pixabay.
מקור: pixabay.

אנטיביוטיקה שפותחה לטיפול במחלות עמידות במיוחד, מולקולות שחוסמות תגובות-יתר של המערכת החיסונית, מולקולות שעוצרות גידול של תאים סרטניים באמצעות סילוק עודפי ברזל, מולקולות שעשויות להגביר עיכול של שומנים – כל אלה ועוד התגלו בשנים האחרונות בזכות פיתוח של גישה ממוחשבת ייחודית לפתרון בעיות מסובכות במיוחד, אלגוריתם הקרוי – "סילוק אקראי בשלבים" (Iterative Stochastic Elimination, ISE) שפותח במעבדתו של פרופ' עמירם גולדבלום, מהמכון לחקר התרופה שבפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית. האלגוריתם נבדק תחילה לפתרון בעיות מתחום המבנה והתפקוד של חלבונים ובחמש השנים האחרונות הופעל לגילוי של תרופות פוטנציאליות ואיפשר לקצר את הזמן לגילוי תרופות משנים לחודשים ואף לשבועות. האלגוריתם שונה מאלגוריתמים אחרים ממשפחת האלגוריתמים הקרויים "היוריסטיים" – שמבוססים על הגיון ואינטואיציה ומציע פתרונות טובים יותר מהם.

האלגוריתם מייצר מודל לפעילות ממוקדת של מולקולות קטנות על חלבון אחד או יותר שהוכח כגורם למחלה. המודל בנוי מסדרה של "מסננים" (פילטרים) המבחינים בין מולקולות פעילות וכאלה שאינן פעילות או בין כאלה שהן יותר פעילות ופחות פעילות. כל פילטר בנוי מאוסף של תכונות פיזיקליות וכימיות אחדות של המולקולות ועל בסיס מידע קיים על פעילותן של מולקולות אחדות. המודל מאפשר לסרוק ספריות ענק של מיליוני מולקולות ולתת לכל אחת "ציון" על פי התאמתה לפילטרים השונים –  בזכות תכונותיה הפיזיקליות והכימיות. המסננים הטובים ביותר נוצרים מהתכונות שנותרו לאחר שהתכונות שאינן מאפשרות אבחנה מוצלחת בין מולקולות פעילות לאחרות סולקו בשלבים מרשימת התכונות. לאחר מחזורים אחדים של סינון וסילוק, מצטמצמות מספר האפשרויות למיליון או פחות ואת אלה אפשר לחשב בדקות אחדות ולסדר את הפתרונות מהפתרון הטוב ביותר ומטה. מודל כזה נבנה בשעות אחדות ותהליך הסינון של מיליוני מולקולות יכול לקחת פחות מיממה! לכן ניתן להגיע במהירות רבה – בתוך ימים אחדים או שבועות בודדים, לניבוי  פעילותן של מולקולות שרובן ככולן לא היו ידועות כבעלות פעילות כלשהיא לפני כן.

על פיתוח האלגוריתם הזה זכה פרופ' גולדבלום בפרס של החברה האמריקאית לכימיה כבר בשנת 2000 ומאז האלגוריתם הופעל לפתרון של בעיות רבות הקשורות להבנת מערכות ביולוגיות שונות כמו גמישות של חלבונים, מפגשים בין חלבונים לבין מולקולות קטנות ועוד. הגילויים הללו ואחרים נובעים משיתוף פעולה בין מעבדתו של גולדבלום, שבה מפעילים תלמידיו את האלגוריתם לפתרון בעיות שונות ובין מעבדות וחברות פרמצבטיות בעולם שבודקות את הניבויים של גולדבלום  – בגרמניה, יפן, ארה"ב וכמובן בישראל.

פרופ' עמירם גולדבלום. מקור: האוניברסיטה העברית.
פרופ' עמירם גולדבלום. מקור: האוניברסיטה העברית.

האלגוריתם משמש למציאת המצבים הטובים ביותר בבעיות שונות, שמספר האפשרויות שלהן הוא עצום ובסדרי גודל שאינם מאפשרים פתרון מלא גם אם מחשבי העולם החזקים ביותר יצורפו לפעול יחדיו. בעיות שמספר המצבים האפשריים שלהן הוא 10 בחזקת 100 ויותר, הן למשל בעיות מתחום התחבורה היבשתית והתעופה, הקומוניקציה והמערכת הביולוגית. בתחום התחבורה – מציאת הדרכים האלטרנטיביות כדי להגיע מנקודה אחת לאחרת תוך שימוש בנתונים על התנועה בכל אחת מהדרכים המובילות בין שתי הנקודות. בתעופה – סידור אופטימלי של נחיתות והמראות בשדות תעופה עמוסים. בקומוניקציה – מציאה של מהלכים זולים בתוך מערך מורכב של כבלי תקשורת . ובמערכת הביולוגית, שבה עסקנו רבות, מפגש בין חלבונים למולקולות קטנות תוך שינוי המבנה של מולקולה קטנה ושל חלבון במהלך ההתקרבות ביניהם.

על בסיס האלגוריתם של גולדבלום קמו שתי חברות: חברת "פפטיקום" המתכננת תרופות על בסיס מבנים ידועים של חלבונים, וחברת "סנסוטרייד" אשר הוכיחה בעבר את יכולתה בניבוי השקעות במניות בשוק ההון. שתי החברות הוקמו על ידי תלמידיו של פרופ' גולדבלום.

על הפיתוח שאפשר את כל אלה החליטה ועדת פרסי קיי היוקרתית של האוניברסיטה העברית להעניק לפרופ' גולדבלום את הפרס לחדשנות מדעית לשנת 2017.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן