روبوت بولندي يكتشف أربعة تفاعلات كيميائية جديدة خلال 30 يومًا

أجرى روبوت في معهد الكيمياء العضوية التابع للأكاديمية البولندية للعلوم في وارسو تجارب لمدة 30 يومًا، وحلّل نتائجها بنفسه، واختار الخطوات التالية دون تدخل مباشر. واتخذ النظام أكثر من 3000 قرار، وأدى تحليل 100 تفاعل مختار إلى اكتشاف أربعة تحولات كيميائية لم توصف سابقًا، تتميز بانتقائية تفاعلية عالية للصور المتماثلة (enantioselectivity).

طوّر الجهاز فريق بقيادة الدكتور ياروسلاف م. غراندا، ونُشرت النتائج في مجلة Nature Communications. لكن الرقم 3000 لا يعني 3000 تجربة، فهو يشمل قرارات البرنامج، مثل مواصلة دراسة ظروف معينة. كما أن الاكتشاف لا يتعلق بعناصر أو مواد جديدة، بل بطرق جديدة لإجراء التحولات الكيميائية.

كيف يعمل الروبوت

يعتمد النظام على روبوت لنقل السوائل يتحرك في ثلاثة محاور. تسحب إبرة متصلة بمضخة حقنة المحاليل المعدّة مسبقًا وتضعها في قوارير، وقد صُنعت حواملها بالطباعة ثلاثية الأبعاد. تجري التفاعلات في درجات حرارة من -40 إلى نحو 90 درجة مئوية، ويُحلَّل الخليط بالكروماتوغرافيا. وتمكنت وحدتا تحليل من فحص 40 إلى 50 خليطًا يوميًا، بما في ذلك الليل وعطلات نهاية الأسبوع.

تتولى اتخاذ القرارات خوارزمية للتعلم المعزز العميق. وقبل تشغيلها على الجهاز الفعلي، دُرّبت في بيئتين افتراضيتين: خضع الوكيل الأول لـ20 مليون تفاعل تدريبي والثاني لـ10 ملايين. وقرر الروبوت مدة التفاعل ودرجة الحرارة وجدوى مواصلة اتجاه بحثي معين.

الأهمية لصناعة الدواء

ركّز الباحثون على الحفز العضوي غير المتماثل، أي الحصول على جزيئات ذات بنية فراغية محددة. بعض المركبات توجد في شكلين متناظرين كصورة المرآة، وقد يختلف تأثيرهما داخل الجسم، لذا فإن التحكم في تكوّنهما مهم عند تصميم الأدوية. أحد التحولات الأربعة ينتج مركبًا ذا كيرالية محورية، وتتيح الثلاثة الأخرى تخليق الألينات. ومن النتائج أول دالّية انتقائية للصور المتماثلة لجزء جزيئي يسمى بيرولوبيرول.

ويؤكد المؤلفون أن الروبوت لا يجري أبحاثًا مستقلة تمامًا؛ فقد حدد البشر مجال البحث وجهّزوا المواد الأولية وبنوا الجهاز ووضعوا طريقة التحليل، كما احتاجت المنتجات إلى توصيف إضافي. وعمل النظام ضمن مجموعة تفاعلات تستخدم أحماضًا فوسفورية كيرالية، ولا يُعرف إن كان سينجح في عمليات مختلفة. ولا يوجد أساس للافتراض بأن هذه الاكتشافات ستُنتج أدوية جديدة قريبًا. غير أن بوسع الكيميائيين إسناد التجارب المتكررة وجزء من القرارات إلى الآلة، والتفرغ لتخطيط الأبحاث وتفسير النتائج.