С настоящата пандемия се появи още една сериозна заплаха за общественото здраве – нарастването на устойчивите на антибиотици „супербактерии“. Така че са необходими нови антибиотици, но тяхното разработване изисква време. Търговско дружество IBMResearch приложиха изкуствен интелект (AI) към тази задача, като много бързо получиха двама обещаващи нови кандидати за лекарства.
Както всички организми, бактериите се развиват в отговор на промените в околната среда, така че когато напомпваме телата си с лекарства, е само въпрос на време някои от тях да разберат как да се защитят. При наличие на достатъчно време и използване на антибиотици, единствените микроби ще останат микроби, които са генетично устойчиви на лекарства.
Учените прогнозират, че без нови антибиотици или други лечения до 2050 г. някогашните леки инфекции могат да започнат да отнемат до 10 милиона живота годишно. Разработването на нови лекарства отнема години и включва много опити и грешки. За щастие, това е точно видът работа, в който AI превъзхожда, така че IBM разработи нова система, за да направи цифрите вместо нас.
Изследователски екип на IBM създаде система с изкуствен интелект, която изследва цялото пространство от възможности за молекулярни конфигурации много по-бързо. Първо, изследователите започнаха с модел – дълбок генеративен автоенкодер – който по същество изследва редица пептидни последователности, събира важна информация за техните функции и молекулите, от които са направени, и търси прилики с други пептиди.
След това се прилага система, наречена Контролирано латентно пространствено вземане на атрибути (CLaSS). Тази система използва събраните данни и генерира нови пептидни молекули със специфични желани свойства. В този случай това е антимикробна ефективност.
Но, разбира се, способността да се убиват бактерии не е единственото изискване за един антибиотик – той също трябва да е безопасен за употреба от хора и в идеалния случай да работи срещу редица класове бактерии. По този начин генерираните от AI молекули след това преминават през класификатори за дълбоко обучение, за да се отсеят неефективни или токсични комбинации.
В рамките на 48 дни AI системата идентифицира, синтезира и експериментира с 20 нови кандидати за пептидни антибиотици. Две от тях, по-специално, се оказаха особено обещаващи - те бяха много ефективни срещу редица бактерии. Те също имат ниска токсичност в клетъчни култури и тестове върху мишки.
Двамата нови кандидати за антибиотици са достатъчно интересни сами по себе си, но процесът, чрез който са открити, е истинският пробив. Възможността за разработване и тестване на нови антибиотици по-бързо и ефикасно може да помогне за предотвратяване на кошмарния сценарий на връщане към дните на антибиотиците.
Прочетете също:
- Xiaomi купи CVITEK, разработчик на технологии за изкуствен интелект
- Пет начина, по които изкуственият интелект може да ни помогне в изследването на космоса