ИИ за пару часов справился с бактерией, устойчивой к большинству антибиотиков

За последние несколько десятилетий многие патогенные бактерии стали все более устойчивыми к существующим антибиотикам, в то время как новых эффективных вариантов борьбы с ними разработано очень мало.

Несколько лет назад исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Макмастера  решили привлечь к решению этой растущей проблемы машинное обучение — тип искусственного интеллекта, который может научиться распознавать закономерности в огромных объемах данных. 

Используя алгоритм ИИ, ученые определили новый антибиотик, который может убивать тип бактерий, ответственных за многие лекарственно-устойчивые инфекции.

Препарат мог бы помочь в борьбе с Acinetobacter baumannii — видом бактерий, который часто встречается в больницах и может приводить к пневмонии, менингиту и другим серьезным инфекциям. При этом микроб устойчив практически ко всем существующим антибиотикам.

Чтобы получить обучающие данные для своей вычислительной модели, исследователи сначала подвергли A. baumannii, выращенную в лаборатории, воздействию примерно 7500 различных химических соединений, чтобы увидеть, какие из них могут подавлять рост микроба. Затем они ввели структуру каждой молекулы в модель. Они также сообщили модели, может ли каждая структура подавлять рост бактерий или нет. Это позволило алгоритму изучить химические особенности, связанные с торможением роста.

После того, как модель была обучена, исследователи использовали ее для анализа набора из 6680 неизвестных ей ранее соединений, поступивших из Центра перепрофилирования лекарств в Институте Броуда. Этот анализ, который занял менее двух часов, дал несколько сотен лучших результатов. Из них исследователи выбрали 240 для экспериментального тестирования в лаборатории, сосредоточив внимание на соединениях со структурой, отличной от структуры существующих антибиотиков или молекул из данных обучения.

Эти тесты выявили девять антибиотиков, в том числе один очень мощный. Соединение, которое первоначально исследовалось как потенциальное лекарство от диабета, оказалось чрезвычайно эффективным при уничтожении A. baumannii, но не оказало влияния на другие виды бактерий, включая Pseudomonas aeruginosa, золотистый стафилококк и устойчивые к карбапенему энтеробактерии.

Эта узкая направленность является желательной особенностью антибиотиков, поскольку она сводит к минимуму риск быстрого распространения устойчивости бактерий к лекарству. Еще одним преимуществом является то, что препарат, вероятно, не окажет негативного воздействия на полезные бактерии, живущие в кишечнике человека, и поможет подавить оппортунистические инфекции, такие как Clostridium difficile.

Источник: https://news.mit.edu/

1.06.2023