فريق من الأكاديمية الصينية للعلوم يصمم مستقبلات مناعية نباتية باستخدام الذكاء الاصطناعي بنسبة نجاح تقارب 20%

أخبار ar.wedoany.com، نجح فريق البروفيسور قاو تسايشيا من معهد علم الوراثة وعلم الأحياء التنموي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم في تصميم مستقبلات مناعية نباتية اصطناعية ذات نشاط وظيفي باستخدام الذكاء الاصطناعي من الصفر.

في جهاز المناعة الطبيعي للنباتات، تعمل مستقبلات المناعة من نوع NLR كـ"حراس" يتعرفون على بروتينات محددة للجراثيم أو الفيروسات وينشطون الدفاع. ومع ذلك، فإن العدد المحدود للمستقبلات الطبيعية وتعقيد بنية وحدات التعرف يجعل من الصعب تعديلها، كما أن التغير السريع لمسببات الأمراض يؤدي بسهولة إلى فشل المقاومة. ركز فريق قاو تسايشيا على فئة من مستقبلات NLR التي تحتوي على مجال طعم محفز، حيث أن وحدة التعرف هذه صغيرة الحجم ومستقلة وظيفيًا وقابلة للاستبدال والتجميع.

أولاً، استخدم الفريق الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالبنية ثلاثية الأبعاد للبروتينات المسببة للأمراض، ثم صمم من الصفر بروتينات ربط قادرة على الارتباط الوثيق بهذه البروتينات باستخدام أداة BindCraft، وأخيرًا قام بتركيب وحدة التعرف الاصطناعية هذه في هيكل مستقبل المناعة للأرز، لبناء حارس مناعي اصطناعي. باستخدام بروتين الغلاف لفيروس البطاطس Y كهدف، تمكن 11 من أصل 48 مستقبلًا مناعيًا اصطناعيًا مصممًا من التعرف الدقيق على المناعة وتفعيلها. بعد ذلك، تم تصميم 391 مستقبلًا ضد بروتينات مسببات الأمراض المختلفة مثل الفيروسات والبكتيريا والفطريات والفطريات البيضية، ونجح 71 منها في تفعيل المناعة، بنسبة نجاح تقارب 20%.

بعض الإصدارات الأولية المصممة بالذكاء الاصطناعي عانت من نقص النشاط المناعي أو مشكلة التنشيط الذاتي. لذلك، أدخل الفريق نظام تطور موجه داخل النبات، حيث قام بتحسين المستقبلات المناعية الاصطناعية داخل الخلايا النباتية لزيادة نشاطها وتقليل مستوى التنشيط الذاتي، مما شكل عملية تطوير كاملة من "التصميم - البناء - الاختبار - التطور".

أشار المراجعون إلى أن هذه الدراسة تمثل تقدمًا كبيرًا في مجال الهندسة المناعية النباتية، وتمهد الطريق لتطوير مقاومة دائمة وواسعة النطاق للأمراض.

صرحت قاو تسايشيا بأن هذا العمل يحقق تحولًا نموذجيًا في مستقبلات المناعة النباتية من "الاكتشاف الطبيعي" إلى "التصميم الدقيق الاصطناعي"، مما يدفع تربية النباتات المقاومة للأمراض من "استغلال الطبيعة" نحو "الابتكار الموجه".