റുഥേനിയം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ആൻറിബയോട്ടിക് മരുന്ന് കാൻഡിഡേറ്റുകളെ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്ന ഒരു മെഷീൻ ലേണിംഗ് മോഡൽ സൃഷ്ടിച്ചിട്ടുണ്ട്. വെറും 288 ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഓർഗാനോമെറ്റാലിക് സംയുക്തങ്ങളുടെ ഒരു ചെറിയ പരിശീലന സെറ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, അൽഗോരിതം ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഘടനകൾ സ്കാൻ ചെയ്തു, പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ബാക്ടീരിയകൾക്കെതിരെ ഏറ്റവും സജീവമായവ തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഏറ്റവും മികച്ച സ്ഥാനാർത്ഥികളെ പരീക്ഷിക്കുകയും പരിശീലന സെറ്റിനേക്കാൾ ആറിരട്ടി ആൻറിബയോട്ടിക് പ്രവർത്തനം പ്രദർശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.

അണുബാധ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള നടപടിയായി പല ആശുപത്രി ചികിത്സകളും ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളെ ആശ്രയിക്കുന്നതിനാൽ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ ‘മിക്ക ആധുനിക വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിന്റെയും മൂലക്കല്ലായി മാറിയിരിക്കുന്നു’, സ്വിറ്റ്സർലൻഡിലെ ബെർൺ സർവകലാശാലയിലെ പ്രധാന എഴുത്തുകാരൻ ആഞ്ചലോ ഫ്രീ പറയുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ മരുന്നുകളോട് ബാക്ടീരിയ പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നത് ഗുരുതരമായ പ്രശ്നമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അടുത്തിടെ, ഗവേഷകർ ലോഹ അധിഷ്ഠിത ആന്റിമൈക്രോബയലുകളുടെ സാധ്യത തിരിച്ചറിഞ്ഞു – റുഥേനിയം കോംപ്ലക്സുകൾ ഉൾപ്പെടെ. പരമ്പരാഗത ഓർഗാനിക് കാർബൺ അധിഷ്ഠിത രാസവസ്തുക്കളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലോഹ സംയുക്തങ്ങൾ ബാക്ടീരിയകൾക്കെതിരെ സജീവമാകാനുള്ള സാധ്യത 10 മടങ്ങ് കൂടുതലാണെന്നും മനുഷ്യർക്ക് കൂടുതൽ വിഷാംശം ആവശ്യമില്ലെന്നും ഫ്രീ വിശദീകരിക്കുന്നു. “അവ ഒരു വലിയ സംയുക്ത വിഭാഗത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അത് വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിൽ അതിന്റെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് വലിയ തോതിൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടില്ല,” അദ്ദേഹം കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു. റുഥേനിയം സംയുക്തങ്ങൾ സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ലളിതമാണ്, ഇത് അവ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ എളുപ്പമുള്ള മരുന്ന് സ്ഥാനാർത്ഥികളാക്കി മാറ്റുന്നു.

288 റുഥേനിയം സംയുക്തങ്ങളുടെ ഒരു ലൈബ്രറി സൃഷ്ടിക്കാൻ സഹ-രചയിതാവ് വീ ഹാൻ ആംഗ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സംയോജിത രസതന്ത്ര സമീപനമാണ് ടീം ആദ്യം ഉപയോഗിച്ചതെന്ന് ഫ്രീ പറയുന്നു, തുടർന്ന് അവ മെഥിസിലിൻ-റെസിസ്റ്റന്റ് സ്റ്റഫിലോകോക്കസ് ഓറിയസിനെതിരെ (എംആർഎസ്എ) പരീക്ഷിച്ചു. ‘ഗണ്യമായ അളവ് സജീവമാണെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി (9.4%), … എംആർഎസ്എയ്ക്കെതിരായ പ്രവർത്തനം പ്രവചിക്കാൻ മെഷീൻ ലേണിംഗ് മോഡലുകളെ പരിശീലിപ്പിക്കാൻ ഈ ഡാറ്റ ഉപയോഗിച്ചു, ‘അദ്ദേഹം കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു. ഈ ആദ്യ ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ഗവേഷകർ 77 ദശലക്ഷം റുഥേനിയം കോംപ്ലക്സുകളുടെ ഒരു വെർച്വൽ ലൈബ്രറി നിർമ്മിച്ചു. അൽഗോരിതം പിന്നീട് രണ്ട് ദശലക്ഷം സജീവ ഘടനകൾ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. പ്രവചനങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ, ടീം 54 ഘടനകളുടെ ഒരു ചെറിയ സാമ്പിൾ സമാഹരിക്കുകയും എംആർഎസ്എയ്ക്കെതിരെ ലാബിൽ പരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. “ഈ സംയുക്തങ്ങളിൽ 53.7% സജീവമാണ്, ഇത് പ്രാരംഭ സ്ക്രീനിംഗിനേക്കാൾ 5.7 മടങ്ങ് ഉയർന്ന ഹിറ്റ് നിരക്കിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു,” ഫ്രീ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു.

‘പരമ്പരാഗത ഓർഗാനിക് ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഓർഗാനോമെറ്റാലിക് സംയുക്തങ്ങൾക്ക് പലപ്പോഴും വ്യത്യസ്തമായ പ്രവർത്തന സംവിധാനങ്ങളുണ്ട്, ഇത് പ്രയോജനകരമാണ് … നിലവിലുള്ള പ്രതിരോധ സംവിധാനങ്ങളെ മറികടക്കുക,’ സ്പെയിനിലെ സരഗോസയിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ സിന്തസിസ് ആൻഡ് ഹോമോജെനിയസ് കാറ്റാലിസിസിലെ മെറ്റലോഡ്രഗുകളിൽ വിദഗ്ദ്ധനായ കോൺസെപ്സിയോൺ ഗിമെനോ വിശദീകരിക്കുന്നു. റുഥേനിയം കോംപ്ലക്സുകളുടെ രസകരമായ ഗുണങ്ങളിൽ ‘ബയോകമ്പാറ്റിബിലിറ്റിയും മറ്റ് ലോഹ സമുച്ചയങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വളരെ കുറഞ്ഞ വിഷാംശവും’ ഉൾപ്പെടുന്നു, ഗിമെനോ കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു. അർബുദത്തിനായുള്ള ക്ലിനിക്കൽ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ റുഥേനിയം കോംപ്ലക്സുകൾ ഇതിനകം അന്വേഷിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

ജർമ്മനിയിലെ റൂർ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ബോച്ചമിലെ ബയോഇനോർഗാനിക് കെമിസ്ട്രിയിൽ വിദഗ്ദ്ധനായ നിൽസ് മെറ്റ്സ്ലർ-നോൾട്ടെ ഈ രീതിയുടെ വൈവിധ്യത്തെ പ്രശംസിക്കുന്നു. “സംയോജിത രസതന്ത്രത്തിൽ ആംഗ് ഗ്രൂപ്പിന്റെ മുൻകാല പ്രവർത്തനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി … ലളിതമായ ഒരു കുടം പ്രതിപ്രവർത്തനം വളരെ വ്യത്യസ്തമായ 3 ഡി ആകൃതികളും ഗുണങ്ങളുമുള്ള 250 ലധികം സംയുക്തങ്ങൾ നൽകുന്നു, ‘അദ്ദേഹം വിശദീകരിക്കുന്നു. “ഈ സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മാപ്പ് ചെയ്ത ത്രിമാന ഇടം പരിഗണിക്കുമ്പോൾ ഇത് തികച്ചും സമാനതകളില്ലാത്തതാണ്.” ഓർഗനോമെറ്റാലിക് കോംപ്ലക്സുകളുടെ ആകർഷകമായ വശമാണിത് – ‘സമൂലമായി പുതിയ ഘടനകളും രാസ ഗുണങ്ങളുമുള്ള സംയുക്തങ്ങൾക്ക് പുതിയതും അഭൂതപൂർവവുമായ പ്രവർത്തന രീതികളുള്ള ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യാൻ കഴിയും’, മെറ്റ്സ്ലർ-നോൾട്ടെ പറയുന്നു.

റുഥേനിയം താരതമ്യേന ചെലവേറിയതും വിരളവുമാണെങ്കിലും, സിന്തസിസ് ഒന്നിനും മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങൾക്കും ഇടയിൽ മാത്രമാണ്, ഇത് വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ മരുന്നുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വളരെ ലാഭകരമാണ്. “മാത്രമല്ല, മരുന്ന് കണ്ടെത്തലിന്റെയും വികസനത്തിന്റെയും ചെലവ് സിന്തസിസിന്റെ ചെലവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയല്ല, മറിച്ച് ക്ലിനിക്കൽ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ വലിയ ചെലവാണ്,” മെറ്റ്സ്ലർ-നോൾട്ടെ ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നു.

ഫോളോ-അപ്പ് പഠനങ്ങളിൽ ‘പ്രവചനങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനും പരിഷ്കരിക്കുന്നതിനും പരീക്ഷണാത്മകവും കംപ്യൂട്ടേഷണൽ മൂല്യനിർണ്ണയവും ഉൾപ്പെടുന്നു, തുടർന്ന് സമന്വയം, കഥാപാത്രവൽക്കരണം, ബയോളജിക്കൽ ടെസ്റ്റുകൾ, ഇറ്ററേറ്റീവ് ഡിസൈൻ എന്നിവയും അതിലേറെയും ഉൾപ്പെടും,’ ജിമെനോ പറയുന്നു. ഒരുപക്ഷേ ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, തന്മാത്രാ സിമുലേഷനുകൾ ഈ ലോഹ സമുച്ചയങ്ങളുടെ അസാധാരണമായ ആൻറിബയോട്ടിക് പ്രവർത്തന രീതിയും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട ഏതെങ്കിലും പ്രതിരോധവും മനസിലാക്കാൻ സഹായിക്കും. “ചില പഠനങ്ങൾ ലോഹ അധിഷ്ഠിത സംയുക്തങ്ങൾക്കുള്ള പ്രതിരോധത്തിന്റെ വളരെ കുറഞ്ഞ – നിലവിലില്ലെങ്കിലും – വികാസം കാണിക്കുന്നു, പക്ഷേ ബാക്ടീരിയകളെ കുറച്ചുകാണുന്നത് വിഡ്ഢിത്തമാണെന്ന് ഞാൻ കരുതുന്നു,” ഫ്രീ പറയുന്നു. “ഞങ്ങളുടെ ആദ്യ ലക്ഷ്യം കൂടുതൽ ഡാറ്റയും വലിയ ലൈബ്രറികളും സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതാണ് … പീരിയോഡിക് ടേബിളിന്റെ കൂടുതൽ ഭാഗങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളാൻ … പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അളവ്, വിഷാംശം എന്നിവ പോലുള്ള കൂടുതൽ നിർദ്ദിഷ്ട ഗുണങ്ങൾ പ്രവചിക്കുക.