З нинішньою пандемією нависла ще одна серйозна загроза громадському здоров’ю – зростання числа стійких до антибіотиків «супербактерій». Тож, потрібні нові антибіотики, але їх розробка потребує часу. Компанія IBM Research задіяла штучний інтелект (ШІ) для вирішення цього завдання, дуже швидко отримавши два багатообіцяючих нових кандидата в лікарські препарати.
Як і всі організми, бактерії розвиваються у відповідь на зміни в їх навколишньому середовищі, тому, коли ми накачуємо наші тіла ліками, це лише питання часу, коли деякі з них зрозуміють, як захистити себе. При наявності достатньої кількості часу і використання антибіотиків єдиними мікробами залишаться мікроби, генетично несприйнятливі до ліків.
За прогнозами вчених, без нових антибіотиків або інших методів лікування до 2050 року колись незначні інфекції можуть почати забирати до 10 млн життів на рік. Розробка нових ліків займає роки і включає в себе величезну кількість випробувань і помилок. На щастя, це саме та робота, в якій штучний інтелект досягає успіху, тому IBM розробила нову систему, щоб просівати цифри для нас.
Дослідницька група IBM створила систему штучного інтелекту, яка набагато швидше досліджує весь простір можливостей для молекулярних конфігурацій. По-перше, дослідники почали з моделі – глибокого генеративного автоенкодера – яка, по суті, досліджує ряд пептидних послідовностей, збирає важливу інформацію про їх функції і молекули, з яких вони складаються, і шукає подібності з іншими пептидами.
Потім застосовується система під назвою Controlled Latent attribute Space Sampling (CLaSS). Ця система використовує зібрані дані і генерує нові пептидні молекули з конкретними бажаними властивостями. В цьому випадку це протимікробна ефективність.
Але, звичайно, здатність вбивати бактерії – не єдина вимога до антибіотика – він також повинен бути безпечним для використання людиною і в ідеалі працювати з цілою низкою класів бактерій. Таким чином, створені ШІ молекули потім проходять через класифікатори глибокого навчання, щоб відсіяти неефективні або токсичні комбінації.
Протягом 48 днів система ШІ ідентифікувала, синтезувала і експериментувала з 20 новими кандидатами в антибіотики-пептиди. Два з них, зокрема, виявилися особливо перспективними – вони були дуже ефективні проти ряду бактерій. У клітинних культурах і тестах на мишах вони також мали низьку токсичність.
Два нових кандидата в антибіотики самі по собі досить цікаві, але процес, завдяки якому вони були виявлені, є справжнім проривом. Можливість швидше і ефективніше розробляти і тестувати нові антибіотики може допомогти запобігти кошмарному сценарію повернення до часів до антибіотиків.
Читайте також:
- Xiaomi купила розробника технологій штучного інтелекту CVITEK
- П’ять способів, якими штучний інтелект може допомогти нам в освоєнні космосу