Искусственный интеллект помог людям создать новый мощный антибиотик — Роботех

Искусственный интеллект помог людям создать новый мощный антибиотик

Используя алгоритм машинного обучения, исследователи Массачусетского технологического института выявили новый мощный антибиотик. В ходе лабораторных испытаний препарат убил многие из наиболее проблемных в мире болезнетворных бактерий, в том числе некоторые штаммы, устойчивые ко всем известным антибиотикам. 

Компьютерная модель, которая может проверять более ста миллионов химических соединений за считанные дни, предназначена для выявления потенциальных антибиотиков, которые убивают бактерии, используя механизмы, отличные от существующих лекарств.

«Мы хотели разработать платформу, которая позволила бы нам использовать возможности искусственного интеллекта, чтобы открыть новую эру использования антибиотиков. Наш подход выявил эту удивительную молекулу, которая, возможно, является одним из наиболее мощных антибиотиков, которые были обнаружены», — говорит профессор медицинской науки в Институте медицинской инженерии и отдела биологической инженерии Массачусетского технологического института (IMES) Джеймс Коллинз.

В своем новом исследовании ученые также выявили несколько других многообещающих кандидатов на антибиотики, которые они планируют проверить дальше. Они полагают, что модель может также использоваться для разработки новых лекарств, основываясь на том, что она узнала о химических структурах, которые позволяют лекарствам убивать бактерии, сообщает пресс-служба MIT.

«Модель машинного обучения может исследовать, в основном, большие химические пространства, которые могут быть чрезмерно дорогими для традиционных экспериментальных подходов», — говорит профессор электротехники и компьютерных наук Delta Electronics в Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) Регина Барзилай.

Идея использования прогностических компьютерных моделей для скрининга in silico не нова, но до сих пор эти модели не были достаточно точными для трансформации открытия лекарств. 

Исследователи разработали свою модель для поиска химических свойств, которые делают молекулы эффективными для уничтожения кишечной палочки . Для этого они обучили модель примерно 2500 молекулам, включая около 1700 одобренных FDA лекарств и набор из 800 натуральных продуктов с разнообразной структурой и широким спектром биологической активности.

После того, как модель была обучена, исследователи проверили ее в Центре по многократному использованию лекарственных средств. Модель выбрала одну молекулу, которая, как предсказывали, имела сильную антибактериальную активность и имела химическую структуру, отличную от любых существующих антибиотиков. Используя другую модель машинного обучения, исследователи также показали, что эта молекула, вероятно, будет иметь низкую токсичность для клеток человека.

Эту молекулу исследователи решили назвать галицином. Исследователи проверили ее в отношении десятков штаммов бактерий, выделенных от пациентов и выращенных в лабораторных условиях, и обнаружили, что она способна убивать многих бактерий, устойчивых к лечению, включая Clostridium difficile , Acinetobacter baumannii и Mycobacterium tuberculosis. Препарат работал против всех видов, которые они тестировали, за исключением Pseudomonas aeruginosa, трудно поддающегося лечению патогена легких.

Чтобы проверить эффективность галицина у живых животных, исследователи использовали его для лечения мышей, зараженных A. baumannii , бактерией, которая заразила многих американских солдат, дислоцированных в Ираке и Афганистане. Используемый ими штамм A. baumannii устойчив ко всем известным антибиотикам, но применение мази, содержащей галицин, полностью очистило инфекцию в течение 24 часов.

Предварительные исследования предполагают, что галицин убивает бактерии, нарушая их способность поддерживать электрохимический градиент через их клеточные мембраны. Этот градиент необходим, помимо прочих функций, для производства АТФ (молекул, которые клетки используют для накопления энергии), поэтому, если градиент нарушается, клетки погибают. Исследователи считают, что бактерии могут испытывать трудности с этим типом механизма уничтожения.

Исследователи планируют продолжить исследования галицина в сотрудничестве с фармацевтической компанией или некоммерческой организацией в надежде разработать его для применения у людей.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *