دافع‌های پشه که واقعاً مؤثرند؟ بله، به لطف هوش مصنوعی
1
بیماری‌های منتقل‌شونده توسط پشه، مانند مالاریا و دنگی، همچنان یک تهدید بزرگ برای سلامت جهانی محسوب می‌شوند، به‌ویژه در مناطق گرمسیری.
دافع‌های حشرات مانند DEET تا حدی از ما محافظت می‌کنند، اما مشکلاتی مانند هزینه بالا، ناراحتی کاربران و نیاز به استفاده مکرر دارند.
در همین حال، دافع‌های فضایی که به حشره‌کش‌های مصنوعی پایروتروئیدی متکی هستند، با افزایش مقاومت پشه‌ها روبه‌رو شده‌اند.
یک رویکرد جدید ممکن است روش محافظت از انسان در برابر پشه‌ها را متحول کند.
محققان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، یک روش مبتنی بر یادگیری ماشین توسعه داده‌اند که ترکیبات جدید دافع پشه را پیش‌بینی می‌کند.
این تکنیک که با شیمی‌اطلاعات (cheminformatics) ترکیب شده، تاکنون ترکیباتی را شناسایی کرده که ممکن است جایگزین‌های ایمن‌تر و پایدارتری برای دافع‌های سنتی باشند.
با تأمین مالی مؤسسه ملی سلامت (NIH)، این تیم در حال حاضر در حال اصلاح یافته‌های خود و بررسی روش‌های جدید کنترل پشه است.
نقش یادگیری ماشین در کنترل پشه‌ها
پشه‌ها از حس بویایی و چشایی خود برای یافتن میزبان‌های انسانی استفاده می‌کنند. با درک این سیستم‌ها، دانشمندان می‌توانند دافع‌هایی مؤثرتر تولید کنند که توانایی پشه‌ها در شناسایی و نیش زدن انسان را مختل کند.
تیم تحقیقاتی با استفاده از یادگیری ماشین بیش از ۱۰ میلیون ترکیب شیمیایی را بررسی کرده تا جایگزین‌های بهتری برای دافع‌های فعلی بیابد.
پروفسور آنانداسانکار ری، متخصص زیست‌شناسی مولکولی، سلولی و سیستم‌ها، می‌گوید:
“ما قبلاً مولکول‌های دافعی را با نرخ موفقیت بالا شناسایی کرده‌ایم، به‌ویژه از منابع طبیعی، که می‌توانند جایگزین ایمن‌تر و پایدارتری برای دافع‌های کنونی باشند.”
“همچنین از یادگیری ماشین برای شناسایی آنالوگ‌های پایروتروئید استفاده کرده‌ایم که تا ۱۰۰ برابر مؤثرتر از استانداردهای صنعتی فعلی، مانند آلتترین (allethrin)، هستند. این می‌تواند تأثیر قابل توجهی در مقابله با جمعیت پشه‌های مقاوم داشته باشد.”
چهار استراتژی برای کنترل پشه‌ها
این تیم تحقیقاتی بر چهار استراتژی اصلی برای بهبود کنترل پشه‌ها تمرکز کرده است:
توسعه دافع‌های موضعی بهتر:
دافع‌هایی که بوی خوشایند دارند، ماندگاری بالایی دارند و بین ۱۲ تا ۲۴ ساعت محافظت ارائه می‌دهند.
دافع‌های فضایی:
ایجاد موانع محافظتی در اطراف خانه‌ها و مناطق باز برای کاهش حضور پشه‌ها.
مقابله با مقاومت پشه‌ها:
کشف آنالوگ‌های پایروتروئیدی با اثر طولانی‌مدت که همچنان علیه پشه‌های مقاوم مؤثر باشند و برای استفاده در پشه‌بندها و لباس‌ها مناسب باشند.
فرمولاسیون‌های بهبودیافته پایروتروئید:
بهینه‌سازی دافع‌های موجود برای افزایش اثربخشی آن‌ها در برابر گونه‌های مقاوم پشه‌ها.
پشه‌های اصلاح ژنتیکی در فرآیند آزمایش
برای درک بهتر نحوه عملکرد این دافع‌ها، محققان از پشه‌های اصلاح‌شده ژنتیکی برای شناسایی گیرنده‌های حسی استفاده می‌کنند که مسئول واکنش به ترکیبات جدید هستند.
علاوه بر این، آن‌ها ترکیبات فرّاری را برای محافظت فضایی بررسی کرده و آنالوگ‌های جدید پایروتروئیدی را برای سنجش میزان تأثیرشان بر جمعیت پشه‌های مقاوم آزمایش می‌کنند.
ری می‌گوید:
“با شناسایی و ترکیب مؤثرترین ترکیبات طبیعی و مصنوعی، امیدواریم بتوانیم راهکارهای کنترل پشه‌ای ایمن، مقرون‌به‌صرفه و بسیار کارآمد ارائه دهیم که هم تماس انسان با ناقلان بیماری را کاهش داده و هم کیفیت زندگی را در مناطق در معرض خطر بهبود بخشد.”
“ما به دنبال دافع‌هایی هستیم که علاوه بر کارایی بالا، مقرون‌به‌صرفه، آسان برای استفاده و از نظر فرهنگی پذیرفتنی باشند. بر اساس نتایج اولیه، خوش‌بین هستیم که ترکیبات جدید به زودی به یک سلاح مؤثر در مبارزه با بیماری‌های منتقله از پشه تبدیل شوند.”
چرا برخی افراد بیشتر پشه جذب می‌کنند؟
تیم تحقیقاتی همچنین روی یک مطالعه دیگر با بودجه NIH کار می‌کند تا دریابد چرا برخی افراد بیشتر از دیگران مورد حمله پشه‌ها قرار می‌گیرند.
در حالی که حس بویایی پشه‌ها به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته، اما نقش حس چشایی آن‌ها هنوز به‌خوبی شناخته نشده است.
ری توضیح می‌دهد:
“به دافع‌های مؤثرتری نیاز داریم، زیرا هزینه بالا و ویژگی‌های نامناسب DEET استفاده از آن را در مناطق گرمسیری محدود می‌کند. ما معتقدیم ترکیبات موجود در پوست انسان، عرق و متابولیت‌های میکروبیوم می‌توانند کلید حل این معما باشند.”
این مطالعه به شناسایی ترکیبات خاص پوستی که در جذب پشه‌ها نقش دارند می‌پردازد و بررسی می‌کند که چگونه سیگنال‌های شیمیایی مختلف بر رفتار پشه تأثیر می‌گذارند.
محققان این ترکیبات را در آزمایش‌های رفتاری بررسی خواهند کرد و بر آن‌هایی تمرکز می‌کنند که بر حس بویایی و چشایی تأثیر دارند.
ری می‌گوید:
“ما این ترکیبات را در آزمایش‌های رفتاری مورد بررسی قرار می‌دهیم، بر آن‌هایی که بر حس چشایی یا بویایی تأثیر دارند تمرکز می‌کنیم و بررسی خواهیم کرد که چگونه ترکیب دافع‌ها می‌تواند جذب پشه را کاهش دهد.”
از پژوهش تا راه‌حل‌های واقعی
تلاش‌های این تیم تحقیقاتی قبلاً منجر به کاربردهای عملی شده است.
یک پروژه قبلی که با حمایت مالی NIH انجام شد، به برنامه‌ریزی برای توسعه محصول در مؤسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی و راه‌اندازی یک شرکت دانشگاهی به نام Sensorygen منجر شد.
این شرکت یک دافع حشرات ایمن و طبیعی تولید کرده که در حال حاضر برای دریافت مجوز از آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) تحت بررسی است.
با ادامه تحقیقات و نوآوری‌ها، یادگیری ماشین می‌تواند کلید راهکارهای هوشمندتر و مؤثرتر برای کنترل پشه باشد که در نهایت به بهبود سلامت عمومی در سراسر جهان کمک کند.
این مطالعه کامل در مجله eLife Neurosciences منتشر شده است.
