Человечество отстает в борьбе с лекарственно-устойчивыми бактериями, но ИИ может оказаться нашим секретным оружием.
Патогены, устойчивые к антибиотикам, ответственны за 1 и 5 миллионов смертей в год.
За последнее десятилетие было разработано мало новых антибиотиков, большинство из них - это незначительные изменения в уже существующих антибиотиках.
Поиск новых лекарств - исключительно трудоемкое занятие, но в недавнем знаковом исследовании искусственный интеллект автоматически проверил тысячи соединений, чтобы выявить возможности для лабораторных испытаний.
Сайт исследованиеВ работе, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology, исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Макмастера пытались открыть новые лекарства, способные убивать Acinetobacter baumanniiБактерия ВОЗ определила как "критическая угроза".
Исследователи использовали две модели машинного обучения (ML) для автоматизации процесса открытия лекарств in silicoчто означает "в компьютере".
Вот как это работает:
Полученные обучающие данные
- Исследователи подвергли выращенные в лаборатории A. baumannii с примерно 7500 различными химическими соединениями и наблюдали за тем, какие из них подавляют рост микроба.
- Химические структуры тех из них, которые подавляли рост, были введены в модель машинного обучения (ML). Это позволило модели узнать химические особенности, связанные с ингибированием роста.
Обучение и тестирование модели
- После того как модель была обучена, исследователи использовали ее для анализа набора из 6 680 соединений, с которыми модель ранее не сталкивалась. Эти соединения были получены из Центра перепрофилирования лекарственных препаратов при Широком институте. Модель выделила несколько сотен соединений.
- Исследователи выбрали 240 из этого списка для экспериментальной проверки в лаборатории.
- Они сосредоточились на соединениях, структура которых отличается от существующих антибиотиков, так как это повышает вероятность того, что им удастся избежать устойчивости к антибиотикам.
Экспериментальные лабораторные испытания
- Лабораторные тесты сузили список до 9 антибиотиков.
- Среди них одно соединение, первоначально изучавшееся как потенциальное лекарство от диабета, оказалось чрезвычайно эффективным для уничтожения A. baumannii. Препарат получил название "абауцин".
- Примечательно, что он не влиял на другие виды бактерий, включая Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, и Enterobacteriaceae.
Доктор Стокс, работавший над проектом, рассказал Би-би-си"С этого момента начинается работа".
Для определения безопасности антибиотика на людях будут проведены длительные испытания, которые могут завершиться не раньше 2030 года.
Тем не менее, ИИ ускоряет трудоемкую задачу поиска новых лекарств, помогая исследователям обнаружить интересные и новые противомикробные соединения. Многие из них уже были разработаны для других целей, так что они уже существуют - нужно только найти их.
Доктор Стоукс сказал: "ИИ повышает скорость и, в идеальном мире, снижает стоимость, с помощью которой мы можем открывать новые классы антибиотиков, в которых мы отчаянно нуждаемся".
Хотя проверка безопасности на людях остается медленным процессом, исследовательские конвейеры, поддерживаемые искусственным интеллектом, несомненно, ускорят выход на рынок антибиотиков и других фармацевтических препаратов.
