مروری بر کاربردهای هوش مصنوعی در داروسازی

هوش مصنوعی، به عنوان شاخه‌ای از دانش‌های رایانه‌ای، فناوری پیشرفته‌ای است که می‌تواند در زمینه‌هایی گسترده و گوناگون به کار گرفته شود و کاربردهای آن به شکل روزافزون در حال توسعه است. یکی از حوزه‌هایی که هوش مصنوعی در آن کاربرد‌های بسیار زیادی دارد صنعت داروسازی است. کاربرد هوش مصنوعی در داروسازی در تمام مراحل تولید و عرضه آن قابل توجه است. در آغاز در مرحله پژوهش و مطالعات بالینی برای ساخت دارو می‌توان از هوش مصنوعی استفاده کرد. بعد از آن برای مرحله طراحی و ساخت دارو، سپس در مرحله توسعه و عرضه و درنهایت در بخش مارکتینگ و فروش محصولات دارویی، مثل مارکتینگ سایر کسب و کارها، در داروسازی نیز می‌توان هوش مصنوعی را به کار گرفت.

گذشته از کشف و طراحی دارو، توسعه محصول و بهبود فرایند تولید، هوش مصنوعی می‌تواند در پایبندی به دارو و تعیین دوز مصرفی آن، تغییر کاربری دارو، کنترل کیفیت و تضمین کیفیت دارو، پیش‌بینی اثرات سینرژیستی و انتاگونیستی دارو، نشانگرهای زیستی پیش‌بینی‌کننده، پیش‌بینی نتایج درمان، شناسایی جمعیت مطالعات بالینی بیماری‌های کمیاب، شخصی‌سازی داروها، پردازش داده‌های زیست پزشکی و بالینی، تصویربرداری پزشکی، پیش‌بینی شیوع بیماری‌های همه‌گیر و پاندمی، تجزیه و تحلیل الگوی بیان ژن، نانوپزشکی ترکیبی، نانو انفورماتیک و موارد دیگر به گسترش خدمات در زمینه پزشکی و داروسازی کمک بکند.

امروزه بیش از نیمی از شرکت‌های بزرگ دارویی جهان، با شناخت درست از قابلیت‌های هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌عی در داروسازی، به سرمایه‌گذاری بر روی استراتژی‌های جدید برای استفاده از هوش مصنوعی و فعالیت در این زمینه روی آورده‌اند. در این زمینه، شرکت‌هایی مانند «بایر آگ» (Bayer AG)، «نوارتیس» (Novartis)، «سانوفی» (Sanofi) و «آسترازنکا» (AstraZeneca) از پیشگامان داروسازی با استفاده از هوش مصنوعی به شمار می‌روند.

هوش مصنوعی در واقع قادر است که تقریباً در هر زمینه‌ای از صنعت داروسازی، به ارتقای فرآیند تحلیل داده‌ها یاری برساند. کاربرد عمده هوش مصنوعی در داروسازی، به بهره‌گیری از الگوریتم‌های از پیش تعیین‌شده مربوط است. چنین الگوریتم‌هایی فرایند اموری مانند کشف و توسعه داروهای جدید، بررسی بیماری‌ها و… را تسریع و تسهیل می‌کنند. در این مقاله تنها به بخشی از کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت داروسازی اشاره می‌کنیم.

کشف و طراحی دارو با هوش مصنو‌‌‌‌‌‌عی

یکی از کاربردهای مهم هوش مصنوعی در داروسازی مربوط به کشف دارو است. در مرحله کشف دارو، هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌ها برای غربال کردن ترکیبات بالقوه، می‌تواند این ترکیبات را در برابر حجم بالایی از داده‌ها و پارامترهای مختلف ازجمله فاکتورهای ژنتیکی بیمار، آزمایش کند. قدرت تنوع در تشخیص هوش مصنوعی، که برای تمامی بیماری‌ها قابل استفاده است، نیز از نکات مثبت استفاده از هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌عی در دارو‌‌‌‌‌سازی محسوب می‌شود. به همین دلیل شرکت‌های بزرگ دارو‌‌‌‌‌‌سازی جهان، از هوش مصنوعی در کشف دارو، طراحی و شناسایی هدف استفاده می‌کنند و به‌کارگیری این فناوری در حال تبدیل شدن به یک روش رایج در سراسر جهان است.

به طور مثال شرکت انگلیسی «اکسشینشا» (Exscientia) که در زمینه کشف و طراحی دارو با یاری هوش مصنوعی فعالیت می‌کند، در سال ۲۰۲۱ با بخش نخست آزمایش دومین مولکول طراحی‌شده با هوش مصنوعی و اولین مولکول ایمونو انکولوژی در دنیا، به دستاورد مهمی رسید که از آن به نقطه عطفی جدید در این عرصه یاد شده و به سرمایه‌گذاری ۱۰۰ میلیون دلاری روی آن در ماه مارس همان سال منجر گردیده است.

طبق اظهارات «اندرو هاپکینز» (Andrew Hopkins)، مدیرعامل اجرایی اکسشینشا، کشف و طراحی دارو نوعی چالش یادگیری به حساب می‌آید و سامانه‌های هوش مصنوعی با یادگیری پرشتابشان، می‌توانند مرحله دشوار کشف هر پروژه را با دقت و سرعت بسیار بیشتری نسبت به روش‌های سنتی، که با نیروی کار و هوش انسانی به انجام می‌رسید، به نتیجه برسانند. در واقع به علت پیچیدگی‌های امر ترکیب مواد و طراحی دارو، میلیاردها گزینه برای تصمیم‌گیری در راه ساخت یک دارو وجود دارد و با وجود هوش مصنوعی که توانایی پردازش شگفت‌انگیزی دارد، طراحان می‌توانند بخشی عظیم از مراحل گزینش و تصمیم‌گیری را بر عهده هوش مصنوعی بگذارند.

البته اکسشینشا تنها شرکت بزرگی نیست که به دستاوردهایی مهم و متحول‌کننده در عرصه دارو‌‌‌‌‌‌‌‌سازی با کمک هوش مصنوعی، رسیده است و برای نمونه استارت‌آپ‌هایی مانند «ولنس دیسکاوری» (Valence Discovery) نیز نوآوری‌هایی را در عرصه داروسازی با هوش مصنوعی به منصه ظهور رسانده‌اند. تا کنون هزاران نمونه از وجود هوش مصنوعی برای تشخیص بیماری‌ها و تحلیل آنها برای کشف داروی مفید و مؤثر ثبت شده است که در نتیجه این موفقیت، راه‌های تازه‌ای برای تحول کشف دارو در دارو‌‌‌‌‌سازی پیش پای بشر قرار گرفته است.

کاهش هزینه‌های داروسازی با هوش مصنوعی

هوش مصنوعی می‌تواند در جهت کاهش هزینه‌های داروسازی در واحد تحقیق و توسعه (R&D) شرکت‌های داروسازی، طراحی و شناسایی مولکول‌های دارویی و نیز ارزیابی مولکول‌های دارویی مورد استفاده قرار گیرد. شرکت‌های داروسازی با یاری نرم‌افزارها و الگوریتم­‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، قادر خواهند بود مخارج آزمایش‌های بالینی و احتمال ناکارآمدی داروی طراحی‌شده را به طرز چشمگیری کاهش دهند.

اهمیت کاهش هزینه‌های دارو‌‌‌‌سازی وقتی بیشتر روشن می‌شود که بدانیم یک دوره کامل تحقیق و توسعه به طور میانگین حدود ده تا پانزده سال به درازا می‌کشد و در هر ده هزار پروژه تنها یک احتمال برای کشف مولکول دارویی مستعد، وجود دارد. همچنین ممکن است همان مولکول مکشوف نیز در مطالعات بالینی با شکست مواجه شود. در نتیجه هزینه‌ها و ریسک سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه شرکت‌های داروسازی بسیار زیاد است و هوش مصنوعی قابلیت کاهش چشمگیر درصد این ریسک و در نتیجه کاهش هزینه‌های دارو‌‌‌‌‌سازی را دارد.

در مطالعه‌ای که پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) به انجام رساندند مشخص شد که تنها ۱۳.۸ درصد از کل داروها موفق به طی کردن مرحله کارآزمایی بالینی می‌شوند. هزینه‌های مطالعات بالینی برای هر مولکول دارویی برای شرکت‌های داروسازی بین ۱۶۰ میلیون تا دو میلیارد دلار برآورد می‌شود. کاربرد هوش مصنوعی در داروسازی، افزایش میزان موفقیت را در پی دارد و روی دیگر این سکه، کاهش هزینه‌های دارو‌‌‌‌‌سازی به یاری هوش مصنوعی است. قابل ذکر است صرفه‌جویی در زمان با استفاده از هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌عی در دارو‌‌‌‌‌‌سازی، امکان ارائه گزینه‌های درمانی بیشتر و تولید داروهای ارزان‌تر را نیز فراهم می‌آورد. در مجموع بهره‌گیری از هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌‌عی در دارو‌‌‌‌‌‌سازی، از مرحله تحقیق و توسعه گرفته تا تولید و فروش دارو، صرفه‌جویی چندین میلیارد دلاری را در پی خواهد داشت.

دارو‌‌‌‌‌‌سازی هوش مصنوعی برای بیماری‌های نادر

داروسازی سنتی برای اغلب بیماری‌های نادر به اندازه‌ای دشوار است که صرفه اقتصادی ندارد. از همین رو تنها برای پنج درصد از بیماری‌های نادر داروی تأییدشده مشخص وجود دارد. هوش مصنوعی با ورود به داروسازی می‌تواند به درمان بیماری‌های نادر و امراضی مثل آلزایمر و پارکینسون کمک‌رسانی مؤثر بکند. با وجود صرفه‌جویی در هزینه و زمان به وسیله هوش مصنوعی، شرکت‌های دارو‌‌‌‌‌‌سازی به سرمایه‌گذاری در زمینه بیماری‌های نادر هم ترغیب شده‌اند.

کاربرد هوش مصنوعی در درمان بیماری‌های نادر و نیز صعب‌العلاج شواهد متعددی دارد؛ برای نمونه هلدینگ تنسنت (Tancent) با استفاده از هوش مصنوعی اپلیکیشنی برای مبتلایان به پارکینسون طراحی نموده یا شرکت ورج ژنومیکس (Verge Genomics) با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل خودکار داده‌ها با کمک هوش مصنوعی، به دنبال یافتنِ راه‌حل‌هایی برای آلزایمر است که در صورت موفقیت‌آمیز بودن این طرح، دارو‌‌‌‌‌‌‌سازی در این زمینه گام بلندی رو به جلو برخواهد داشت.

هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌عی در مارکتینگ دارو‌‌‌‌‌‌سازی

فناوری هوش مصنوعی در تقویت اساس اقتصادی صنعت داروسازی، یعنی بحث فروش و مارکتینگ محصولات دارویی، نیز تأثیر فوق‌العاده دارد. هوش مصنوعی با اتخاذ کارآمدترین شیوه‌های مارکتینگ و اصلاح سبک بازاریابی و استراتژی‌های کسب و کار، افزایش درآمد و سودآوری را برای شرکت‌های دارو‌‌‌‌‌‌‌سازی به ارمغان می‌آورد.

شرکت‌های داروسازی با به‌کارگیری هوش مصنوعی در مارکتینگ، در ترسیم مسیر جذب مشتری‌های خود موفق‌تر عمل خواهند کرد. این امر شرکت‌های داروسازی را برای شناسایی تکنیک بازاریابی‌ای که هر مشتری تحت تأثیر آن قرار می‌گیرد یاری می‌رساند و بدین‌وسیله هوش مصنوعی می‌تواند باعث ترغیب مشتریان به خرید محصولات دارویی خاص شود. از سوی دیگر هوش مصنوعی توانایی برطرف کردن موانع حوزه فروش و مارکتینگ را، به‌ویژه در شرایط ویژه مانند شرایط بعد از شیوع کرونا و همه‌گیری کووید-۱۹، داراست. ازآنجاکه پیش‌بینی‌های هوش مصنوعی در مارکتینگ داروسازی، مبتنی بر تحلیل داده‌ها و با شناخت پربازده‌ترین استراتژی‌های بازاریابی صورت می‌پذیرد قابل اعتماد است و باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه شرکت‌های داروسازی نیز می‌شود. به این ترتیب صنعت دارو‌‌‌‌‌‌سازی با یاری هوش مصنوعی به کارآمدترین شیوه‌های مارکتینگ دست می‌یابد.

چنانکه در این مقاله نشان داده شد هوش مصنوعی در صنعت داروسازی کاربرد‌های بسیار دارد،‌ به طوری که در یک جمله می‌توان گفت هوش مصنوعی، آینده‌ صنعت داروسازی را رقم خواهد زد. به همین دلیل آن دسته از شرکت‌های داروسازی که روی این فناوری سرمایه‌گذاری می‌کنند، در آینده از مزیت‌های رقابتی ویژه‌ای نسبت به سایر داروسازان برخوردار خواهند بود.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید