เทคโนโลยี AI ก้าวเข้ามาในโลกของการตัดต่อยีนด้วยเทคนิค CRISPR
เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) สามารถเขียนบทกวี โปรแกรมคอมพิวเตอร์ หรือสร้างภาพของตุ๊กตาหมี และวิดีโอของตัวการ์ตูนให้มีคุณภาพระดับภาพยนตร์ฮอลลีวูด
ล่าสุด เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ใหม่สามารถสร้างแบบร่างสำหรับกลไกทางชีวภาพระดับจุลภาคที่สามารถแก้ไขดีเอ็นเอของคุณ ซึ่งบ่งชี้ถึงอนาคตที่นักวิทยาศาสตร์สามารถต่อสู้กับโรคภัยได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น
เทคโนโลยีนี้ถูกอธิบายไว้ในบทความวิจัยที่ตีพิมพ์ โดยบริษัทสตาร์ทอัพ Profluent จากเบิร์กลีย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งมีพื้นฐานมาจากวิธีการเดียวกับที่ขับเคลื่อน ChatGPT ที่นำมาซึ่งกระแสปัญญาประดิษฐ์หลังจากเปิดตัวในปี 2565 บริษัท Profluent นำเสนอบทความนี้ในการประชุมประจำปีของ American Society of Gene and Cell Therapy ว่า เช่นเดียวกับ ChatGPT ที่เรียนรู้การสร้างภาษาจากการวิเคราะห์บทความ หนังสือ และบันทึกการสนทนา ซึ่งเทคโนโลยีของ Profluent ก็สร้างเครื่องมือแก้ไขยีนใหม่ๆ หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวภาพจำนวนมหาศาล รวมถึงกลไกระดับจุลภาคที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการแก้ไขดีเอ็นเอมนุษย์อยู่แล้ว
เครื่องมือแก้ไขยีนเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากรางวัลโนเบลที่เกี่ยวข้องกับกลไกทางชีวภาพที่เรียกว่า “CRISPR” เทคโนโลยีที่อิงพื้นฐานจาก CRISPR กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ ศึกษาและต่อสู้กับโรคภัยไขเจ็บ โดยเปิดทางให้สามารถแก้ไขยีนที่ก่อให้เกิดภาวะทางพันธุกรรม เช่น โรคธาลัสซีเมีย และภาวะตาบอด การใช้ CRISPR ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแก้ไขดีเอ็นเอที่เป็นสาเหตุของโรคพันธุกรรมบางชนิดได้อย่างตรงจุด ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการศึกษาและรักษาโรคเหล่านั้น แม้จะเป็นเทคโนโลยีก้าวหน้า แต่การนำมาใช้ก็ต้องมีการควบคุมดูแลอย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันการใช้งานที่ไม่เหมาะสม
ก่อนหน้านี้ วิธีการ CRISPR ใช้กลไกที่พบในธรรมชาติ วัสดุทางชีวภาพที่ได้จากแบคทีเรียซึ่งช่วยให้สิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วเหล่านี้สามารถต่อสู้กับเชื้อโรคได้
"พวกมันไม่เคยมีอยู่บนโลกมาก่อน" เจมส์ เฟรเซอร์ ศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์และวิทยาศาสตร์เวชศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก ผู้อ่านบทความวิจัยของ Profluent กล่าว "ระบบได้เรียนรู้จากธรรมชาติเพื่อสร้างพวกมันขึ้นมา แต่พวกมันเป็นสิ่งใหม่"
ความหวังคือเทคโนโลยีนี้จะสามารถผลิตเครื่องมือแก้ไขยีนที่มีความคล่องตัวและมีประสิทธิภาพมากกว่าสิ่งที่ถูกปรับปรุงมาตลอดนับพันล้านปีของวิวัฒนาการ
อีกทั้ง Profluent ยังระบุด้วยว่าบริษัทได้ใช้หนึ่งในเครื่องมือแก้ไขยีนที่สร้างจากปัญญาประดิษฐ์ในการแก้ไขดีเอ็นเอมนุษย์ และบริษัทกำลัง "เปิดแหล่งที่มา" ของเครื่องมือนี้ที่ชื่อว่า OpenCRISPR-1 ซึ่งหมายความว่าบริษัทอนุญาตให้บุคคล ห้องปฏิบัติการวิชาการ และบริษัทต่างๆ สามารถทดลองใช้เทคโนโลยีนี้ได้โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย นักวิจัยด้านปัญญาประดิษฐ์มักจะเปิดเผยซอร์สโค้ดที่ขับเคลื่อนระบบปัญญาประดิษฐ์ของพวกเขา เนื่องจากจะช่วยให้ผู้อื่นสามารถสร้างต่อยอดจากงานของพวกเขาและเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างไรก็ตาม การเปิดเผยสิ่งประดิษฐ์เช่น OpenCRISPR-1 นั้นพบได้ไม่บ่อยนักในห้องปฏิบัติการทางชีวภาพและบริษัทยา แม้ Profluent จะเปิดเผยเครื่องมือแก้ไขยีนที่สร้างโดยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ของตน แต่บริษัทก็ยังไม่ได้เปิดเผยเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ที่ใช้สร้างเครื่องมือเหล่านั้น
โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่จะสร้างเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ที่สามารถปรับปรุงการดูแลรักษาทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกำลังใช้วิธีการเบื้องหลังผู้ช่วยสนทนาเช่น ChatGPT ของ OpenAI และเครื่องมือสร้างภาพเช่น Midjourney ในการสร้างโปรตีนใหม่ทั้งหมด อีกทั้งการนำเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์สมัยใหม่เข้ามาใช้ในการวิจัยและพัฒนาทางการแพทย์และชีววิทยา เป็นความพยายามที่จะเร่งกระบวนการค้นพบและสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆ อย่างรวดเร็ว ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบโปรตีนหรือเครื่องมือแก้ไขยีน ซึ่งจะนำไปสู่การพัฒนายา วัคซีน และนวัตกรรมทางการแพทย์ที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์สร้างสรรค์ได้รับการขับเคลื่อนโดยสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า โครงข่ายประสาทเทียม ซึ่งเป็นระบบทางคณิตศาสตร์ที่เรียนรู้ทักษะโดยการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมหาศาล ตัวอย่างเช่น Midjourney ซึ่งเป็นเครื่องมือสร้างภาพ มีพื้นฐานมาจากโครงข่ายประสาทเทียมที่วิเคราะห์ภาพดิจิทัลและคำบรรยายภาพนับล้านภาพ ระบบเรียนรู้การจับความสัมพันธ์ระหว่างภาพและคำ ดังนั้นเมื่อคุณขอให้มันสร้างภาพมันจึงรู้วิธีทำ โครงข่ายประสาทเทียมเป็นแกนหลักสำคัญที่ทำให้ระบบปัญญาประดิษฐ์สามารถสร้างสรรค์ผลงานต่างๆ ได้ โดยการเรียนรู้จากข้อมูลจำนวนมหาศาล ไม่ว่าจะเป็นข้อความ ภาพ หรือข้อมูลประเภทอื่นๆ จนสามารถจำแนกและสร้างความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีของ Profluent ถูกขับเคลื่อนโดยแบบจำลองปัญญาประดิษฐ์ที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งเรียนรู้จากลำดับของกรดอะมิโนและกรดนิวคลีอิก ที่เป็นสารประกอบทางเคมีที่กำหนดกลไกทางชีวภาพระดับจุลภาคที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการแก้ไขยีน โดยพื้นฐานแล้ว มันวิเคราะห์พฤติกรรมของเครื่องมือแก้ไขยีน CRISPR ที่สกัดมาจากธรรมชาติ และเรียนรู้วิธีการสร้างเครื่องมือแก้ไขยีนใหม่ทั้งหมด
“แบบจำลองปัญญาประดิษฐ์เหล่านี้เรียนรู้จากลำดับ ไม่ว่าจะเป็นลำดับของอักขระ คำ โค้ดคอมพิวเตอร์ หรือกรดอะมิโน" อาลี มาดานี ประธานบริหารของ Profluent ผู้เป็นนักวิจัยที่เคยทำงานในห้องปฏิบัติการปัญญาประดิษฐ์ของบริษัทซอฟต์แวร์ยักษ์ใหญ่อย่าง Salesforce กล่าว
ดังนั้นแล้วแบบจำลองปัญญาประดิษฐ์ของ Profluent จึงสามารถเรียนรู้และวิเคราะห์ลำดับของสารเคมีทางชีวภาพเช่นกรดอะมิโนและกรดนิวคลีอิก เพื่อทำความเข้าใจกลไกการทำงานของเครื่องมือแก้ไขยีนแบบธรรมชาติ ก่อนที่จะใช้ความรู้นั้นในการสร้างสรรค์เครื่องมือแก้ไขยีนรูปแบบใหม่ขึ้นมา ซึ่งเป็นกระบวนการคล้ายกับที่แบบจำลองปัญญาประดิษฐ์อื่นๆ เรียนรู้จากข้อมูลประเภทอื่น
Profluent ยังไม่ได้ทดลองใช้ตัวแก้ไขยีนสังเคราะห์เหล่านี้ในการทดลองทางคลินิก จึงยังไม่ชัดเจนว่าจะสามารถเทียบเท่าหรือดีกว่า CRISPR ได้หรือไม่ แต่การพิสูจน์แนวคิดนี้แสดงให้เห็นว่าโมเดล A.I. สามารถผลิตสิ่งที่สามารถแก้ไขยีนส์มมนุษย์ได้ แต่อย่างไรก็ตาม มันคงจะไม่ส่งผลต่อการดูแลสุขภาพในระยะสั้น
Fyodor Urnov ผู้เป็นแกนนำในการแก้ไขยีนและเป็นผู้อำนวยการทางวิทยาศาสตร์ที่สถาบันนวัตกรรมการจีโนมิกส์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฐอร์เนีย ที่เบิร์กลีย์ กล่าวว่า นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ขาดตัวแก้ไขยีนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่ง พวกเขาสามารถใช้ในการต่อสู้กับโรคและความเจ็บป่วยได้ แต่อุปสรรคคือค่าใช้จ่ายในการผลักดันตัวแก้ไขเหล่านี้ผ่านการศึกษาก่อนทดลองทางคลินิก เช่น การตรวจสอบความปลอดภัย การผลิต และการตรวจสอบกฎระเบียบ ก่อนที่จะสามารถใช้กับผู้ป่วยได้
แต่ระบบ AI มีศักยภาพมหาศาล เพราะมักจะปรับปรุงได้เร็วขึ้นเมื่อเรียนรู้จากปริมาณข้อมูลที่มากขึ้นเรื่อยๆ หากเทคโนโลยีเช่น Profluent ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง มันอาจทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแก้ไขยีนได้ในทางที่แม่นยำยิ่งขึ้น และอาจนำไปสู่โลกที่ยารักษาโรคและการรักษาสามารถปรับให้เข้ากับบุคคลแต่ละคนได้อย่างรวดเร็วยิ่งกว่าที่เราทำได้ในปัจจุบัน
ข้อมูลอ้างอิงจาก
