How we're using AI to discover new antibiotics | Jim Collins

Reviewer: Keyur Patel

તો આપણે આ નોવેલ કોરોનાવાયરસને કેવી રીતે હરાવીશું?

અમારા શ્રેષ્ઠ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને:

આપણું વિજ્ઞાન અને આપણી તકનીક.

So how are we going to beat this novel coronavirus?

મારી લેબમાં, અમે કૃત્રિમ બુદ્ધિના ટૂલ્સનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છીએ

By using our best tools:

અને કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન

આ રોગચાળા સામેની લડતને વેગ આપવા માટે.

our science and our technology.

In my lab, we're using the tools of artificial intelligence

અમારું કાર્ય મૂળ રૂપે બનાવ્યું હતું

એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકારની કટોકટી નિવારવા માટે.

and synthetic biology

to speed up the fight against this pandemic.

અમારો પ્રોજેક્ટ મશીન લર્નિંગની શક્તિનો ઉપયોગ કરવાનો છે

Our work was originally designed

to tackle the antibiotic resistance crisis.

એન્ટિબાયોટિક શસ્ત્રાગારને ફરીથી ભરવા

અને વૈશ્વિક સ્તરે વિનાશક એન્ટીબાયોટીક યુગને ટાળવા.

Our project seeks to harness the power of machine learning

મહત્વનું છે કે, સમાન તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે

to replenish our antibiotic arsenal

એન્ટિવાયરલ સંયોજનો શોધવા માટે

and avoid a globally devastating postantibiotic era.

જે આપણને વર્તમાન રોગચાળા સામે લડવામાં મદદ કરી શકે છે.

Importantly, the same technology can be used

મશીન લર્નિંગ ડ્રગ શોધના પરંપરાગત મોડેલને ફેરવી રહી છે

to search for antiviral compounds

તેના માથા પર.

that could help us fight the current pandemic.

આ અભિગમ સાથે,

હજારો અણુઓનો ઉદ્યમીથી પરીક્ષણ કરવાને બદલે

Machine learning is turning the traditional model of drug discovery

એક પછી એક લેબોરેટરીમાં

તેમની અસરકારકતા માટે,

on its head.

With this approach,

આપણે કમ્પ્યુટરને ત્વરિત રીતે મોટી જગ્યાનું અન્વેષણ કરવા માટે તાલીમ આપી શકીએ છીએ

instead of painstakingly testing thousands of existing molecules

one by one in a lab

સંશ્લેષણ કરી શકાય તેવા આવશ્યક બધા અણુઓની,

for their effectiveness,

we can train a computer to explore the exponentially larger space

અને આ રીતે ઘાસમાં સોય શોધવાની જગ્યાએ,

of essentially all possible molecules that could be synthesized,

આપણે કમ્પ્યુટિંગ પાવરના વિશાળ ચુંબકનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ

and thus, instead of looking for a needle in a haystack,

એક સાથે ઘાસના અનેક જથ્થામાં ઘણી સોય શોધવા માટે.

we can use the giant magnet of computing power

અમને પહેલેથી જ પ્રારંભિક સફળતા મળી છે.

તાજેતરમાં, અમે નવી એન્ટિબાયોટિક્સ શોધવા માટે મશીન લર્નિંગનો ઉપયોગ કર્યો

to find many needles in multiple haystacks simultaneously.

We've already had some early success.

જે આપણને બેક્ટેરિયાના ચેપ સામે લડવામાં મદદ કરી શકે છે

જે સાર્સ-કોવ-૨ ચેપ સાથે થઈ શકે છે.

Recently, we used machine learning to discover new antibiotics

બે મહિના પહેલા, ટેડના પ્રેક્ષક પ્રોજેક્ટે અમારા માટે નાણાંની મંજૂરી આપી

that can help us fight off the bacterial infections

અમારા કામ મોટા પાયે કરવા

that can occur alongside SARS-CoV-2 infections.

એન્ટિબાયોટિક્સના સાત નવા વર્ગોની શોધના લક્ષ્ય સાથે

Two months ago, TED's Audacious Project approved funding for us

વિશ્વના સાત જીવલેણ બેક્ટેરિયા પેથોજેન્સ સામે

to massively scale up our work

with the goal of discovering seven new classes of antibiotics

આગામી સાત વર્ષોમાં.

સંદર્ભ માટે:

એન્ટિબાયોટિક્સના નવા વર્ગની સંખ્યા

against seven of the world's deadly bacterial pathogens

જે છેલ્લા ત્રણ દાયકામાં મળી આવ્યા છે તે શૂન્ય છે.

over the next seven years.

જ્યારે નવી એન્ટિબાયોટિક્સ માટેની શોધ આપણા મધ્યમ-અવધિના ભવિષ્ય માટે છે,

For context:

the number of new class of antibiotics

that have been discovered over the last three decades is zero.

નોવેલ કોરોનાવાયરસ તાત્કાલિક જીવલેણ ભય છે,

અને અમને લાગે છે કે આપણે સમાન તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ

While the quest for new antibiotics is for our medium-term future,

the novel coronavirus poses an immediate deadly threat,

આ વાયરસ સામે લડવા માટે ઉપચારની શોધ કરવા.

તો આપણે તે કેવી રીતે કરીશું?

and I'm excited to share that we think we can use the same technology

સારું, અમે સંયોજન તાલીમ પુસ્તકાલય બનાવી રહ્યા છીએ

અને સહયોગીઓ સાથે આ અણુઓને સાર્સ-કોવી-૨ ચેપગ્રસ્ત કોષો પર લાગુ કરવા સાથે

to search for therapeutics to fight this virus.

So how are we going to do it?

Well, we're creating a compound training library

તેમાંથી કઈ અસરકારક પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે તે જોવા માટે.

and with collaborators applying these molecules to SARS-CoV-2-infected cells

આ માહિતીનો ઉપયોગ મશીન લર્નિંગ મોડેલને તાલીમ આપવા માટે કરવામાં આવશે

જે એક અબજથી વધુ પરમાણુઓની સિલિકો લાઇબ્રેરી પર લાગુ કરવામાં આવશે

to see which of them exhibit effective activity.

સંભવિત નોવેલ એન્ટિવાયરલ સંયોજનો શોધવા માટે.

These data will be use to train a machine learning model

that will be applied to an in silico library of over a billion molecules

અમે ટોચની આગાહીઓનું સંશ્લેષણ અને પરીક્ષણ કરીશું

અને ક્લિનિકમાં સૌથી વધુ આશાસ્પદ ઉમેદવારોને આગળ કરશું.

to search for potential novel antiviral compounds.

વાત સાચી લાગે છે?

સારું, તે ન જોઈએ.

We will synthesize and test the top predictions

એન્ટિબાયોટિક્સ એઆઈ પ્રોજેક્ટની સ્થાપના અમારા સંશોધન પર કરવામાં આવી છે

and advance the most promising candidates into the clinic.

જેનાથી નોવેલ બ્રોડ-સ્પેક્ટ્રમ એન્ટીબાયોટીકની શોધ થઈ

Sound too good to be true?

હેલિસિન નામની..

Well, it shouldn't.

The Antibiotics AI Project is founded on our proof of concept research

હેલિસિનમાં તીવ્ર એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ છે

that led to the discovery of a novel broad-spectrum antibiotic

લગભગ તમામ એન્ટીબાયોટીક-પ્રતિરોધક બેક્ટેરિયા પેથોજેન્સ સામે,

called halicin.

અસહ્ય પર્યાપ્ત ચેપ સહિત.

Halicin has potent antibacterial activity

against almost all antibiotic-resistant bacterial pathogens,

મહત્વનું કે, વર્તમાન એન્ટીબાયોટીક્સથી વિપરીત,

આવર્તન કે જેના પર બેક્ટેરિયા હેલિસિન સામે પ્રતિકાર વિકસાવે છે

including untreatable panresistant infections.

જે નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે.

Importantly, in contrast to current antibiotics,

અમે હેલિસિન સામે પ્રતિકાર વિકસિત કરવાની બેક્ટેરિયાની ક્ષમતાનું પરીક્ષણ કર્યું છે

the frequency at which bacteria develop resistance against halicin

તેમજ લેબમાં સિપ્રો.

is remarkably low.

સિપ્રોના કિસ્સામાં,

We tested the ability of bacteria to evolve resistance against halicin

માત્ર એક દિવસ પછી, અમે પ્રતિકાર જોયો.

હેલિસિનના કિસ્સામાં,

as well as Cipro in the lab.

એક દિવસ પછી, અમે કોઈ પ્રતિકાર જોયો નહીં.

In the case of Cipro,

આશ્ચર્યજનક રીતે, ૩ዐ દિવસ પછી પણ,

after just one day, we saw resistance.

અમને હેલિસિન સામે કોઈ પ્રતિકાર જોવા મળ્યો ન હતો.

In the case of halicin,

after one day, we didn't see any resistance.

આ પાયલોટ પ્રોજેક્ટમાં, અમે પ્રથમ ઇ કોલી સામે આશરે ૨૫00 સંયોજનોનું પરીક્ષણ કર્યું.

Amazingly, after even 30 days,

we didn't see any resistance against halicin.

આ તાલીમ સમૂહમાં જાણીતા એન્ટીબાયોટીક્સ,

In this pilot project, we first tested roughly 2,500 compounds against E. coli.

જેમ કે સિપ્રો અને પેનિસિલિન,

તેમજ ઘણી દવાઓ કે જે એન્ટિબાયોટિક્સ નથી.

આ ડેટા અમે મોડેલને તાલીમ આપવા માટે ઉપયોગમાં લેતા હતા

This training set included known antibiotics,

એન્ટીબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલ પરમાણુ સુવિધાઓ શીખવા માટે.

such as Cipro and penicillin,

as well as many drugs that are not antibiotics.

ત્યારબાદ મોડેલને ડ્રગરિપર્પોઝિંગ લાઇબ્રેરીમાં લાગુ કર્યું

These data we used to train a model

કેટલાક હજાર પરમાણુઓનો સમાવેશ

to learn molecular features associated with antibacterial activity.

અને મોડેલને પરમાણુઓ ઓળખવા કહ્યું

તેમાં એન્ટિબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો હોવાની આગાહી છે

We then applied this model to a drug-repurposing library

consisting of several thousand molecules

પરંતુ હાલના એન્ટીબાયોટીક્સ જેવા દેખાતા નથી.

and asked the model to identify molecules

રસપ્રદ વાત એ છે કે, તે લાઇબ્રેરીમાં ફક્ત એક જ પરમાણુ આ માપદંડમાં બંધબેસે છે,

that are predicted to have antibacterial properties

but don't look like existing antibiotics.

અને તે પરમાણુ હેલિકિન બન્યું.

કે જે આપેલ હેલિકિન એ કોઈ પણ એન્ટિબાયોટિક જેવો લાગતો નથી,

Interestingly, only one molecule in that library fit these criteria,

એન્ટીબાયોટીક નિષ્ણાત સહિત માનવી માટે તે અસંભવ હોત,

and that molecule turned out to be halicin.

આ રીતે હેલીકિન ઓળખવા માટે.

Given that halicin does not look like any existing antibiotic,

હવે કલ્પના કરો કે આપણે આ તકનીકીથી શું કરી શકીએ

it would have been impossible for a human, including an antibiotic expert,

સાર્સ-કોવ-૨ ની સામે.

to identify halicin in this manner.

અને તે બધુ જ નથી.

અમે કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાનનાં ટૂલ્સનો પણ ઉપયોગ કરી રહ્યાં છીએ,

Imagine now what we could do with this technology

ડીએનએ અને અન્ય સેલ્યુલર મશીનરી સાથે ટિંકરિંગ,

against SARS-CoV-2.

કોવીડ-੧૯ નો મુકાબલો કરવા જેવા માનવ હેતુઓ માટે,

And that's not all.

We're also using the tools of synthetic biology,

અને નોંધનીય છે કે, અમે રક્ષણાત્મક માસ્ક વિકસિત કરવાનું કામ કરી રહ્યા છીએ

tinkering with DNA and other cellular machinery,

જે ઝડપી ડાયગ્નોસ્ટિક પરીક્ષણ તરીકે પણ સેવા આપી શકે છે.

to serve human purposes like combating COVID-19,

તેથીતે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?

and of note, we are working to develop a protective mask

સારું, અમે હમણાં બતાવ્યું

કે તમે જીવંત કોષમાંથી સેલ્યુલર મશીનરી લઈ શકો છો

that can also serve as a rapid diagnostic test.

અને તેને કાગળ પર આર.એન.એ. સેન્સર સાથે સ્થિર-સૂકવી દો

So how does that work?

Well, we recently showed

ઇબોલા અને ઝિકા માટે ઓછા ખર્ચે ડાયગ્નોસ્ટિક્સ બનાવવા માટે.

that you can take the cellular machinery out of a living cell

and freeze-dry it along with RNA sensors onto paper

સેન્સર ત્યારે સક્રિય થાય છે જ્યારે તેઓ દર્દીના નમૂના દ્વારા પાણી પીતા હોય છે

in order to create low-cost diagnostics for Ebola and Zika.

જેમાં લોહી અથવા લાળ હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે.

The sensors are activated when they're rehydrated by a patient sample

તે તારણ આપે છે, આ તકનીકી કાગળ સુધી મર્યાદિત નથી

અને કાપડ સહિતની અન્ય સામગ્રી પર લાગુ કરી શકાય છે.

that could consist of blood or saliva, for example.

કોવીડ-੧૯ રોગચાળા માટે,

It turns out, this technology is not limited to paper

અમે વાયરસને શોધવા માટે આરએનએ સેન્સરની રચના કરી રહ્યા છીએ

and can be applied to other materials, including cloth.

અને આવશ્યક સેલ્યુલર મશીનરી સાથે આની સ્થિર-સૂકવણી

For the COVID-19 pandemic,

ફેસ માસ્કના ફેબ્રિકમાં,

we're designing RNA sensors to detect the virus

જ્યાં શ્વાસની સરળ ક્રિયા,

તેની સાથે આવતી પાણીની વરાળ સાથે,

and freeze-drying these along with the needed cellular machinery

પરીક્ષણ સક્રિય કરી શકો છો.

into the fabric of a face mask,

આમ, જો કોઈ દર્દી સાર્સ-કોવ-૨ થી ચેપી છે,

where the simple act of breathing,

along with the water vapor that comes with it,

માસ્ક ફ્લોરોસન્ટ સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરશે

can activate the test.

જે સરળ, સસ્તી હેન્ડહેલ્ડ ડિવાઇસ દ્વારા શોધી શકાય છે.

Thus, if a patient is infected with SARS-CoV-2,

એક કે બે કલાકમાં, કોઈ દર્દીનું નિદાન થઈ શકે છે

the mask will produce a fluorescent signal

that could be detected by a simple, inexpensive handheld device.

સુરક્ષિત રીતે, દૂરસ્થ અને સચોટ.

In one or two hours, a patient could thus be diagnosed

અમે કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન પણ વાપરી રહ્યા છીએ

કોવીડ-੧૯ માટે ઉમેદવારની રસી ડિઝાઇન કરવા.

safely, remotely and accurately.

અમે બીસીજી રસીને ફરી રજૂ કરી રહ્યા છીએ,

We're also using synthetic biology

જેનો ઉપયોગ લગભગ એક સદીથી ટીબી સામે થતો હતો.

to design a candidate vaccine for COVID-19.

તે જીવંત અવ્યવસ્થિત રસી છે,

અને અમે સાર્સ-કોવ-૨ એન્ટિજેન્સને વ્યક્ત કરવા માટે તેને ઇજનેરી આપી રહ્યા છીએ,

We are repurposing the BCG vaccine,

which had been used against TB for almost a century.

જે રક્ષણાત્મક એન્ટિબોડીઝના ઉત્પાદનને ઉત્તેજિત કરે છે

It's a live attenuated vaccine,

રોગપ્રતિકારક શક્તિ દ્વારા.

and we're engineering it to express SARS-CoV-2 antigens,

મહત્વનું છે કે, બીસીજી મોટા પ્રમાણમાં સ્કેલેબલ છે

અને તેની પાસે સલામતી પ્રોફાઇલ છે જે કોઈ પણ રીપોર્ટ કરેલી રસીમાં શ્રેષ્ઠ છે.

which should trigger the production of protective antibodies

by the immune system.

Importantly, BCG is massively scalable

કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન અને કૃત્રિમ બુદ્ધિના સાધનો સાથે,

and has a safety profile that's among the best of any reported vaccine.

આપણે આ નોવેલ કોરોનાવાયરસ સામેની લડાઈ જીતી શકીએ છીએ.

With the tools of synthetic biology and artificial intelligence,

આ કાર્ય તેના ખૂબ પ્રારંભિક તબક્કામાં છે, પરંતુ વચન વાસ્તવિક છે.

વિજ્ઞાન અને તકનીકી આપણને એક મહત્વપૂર્ણ ફાયદો આપી શકે છે

we can win the fight against this novel coronavirus.

સુપર બગના જનીનો વિરુદ્ધ મનુષ્યની લડાઇમાં,

This work is in its very early stages, but the promise is real.

યુદ્ધ આપણે જીતી શકીએ છીએ.

Science and technology can give us an important advantage

આભાર.

in the battle of human wits versus the genes of superbugs,

a battle we can win.

Thank you.