Кредит: Цхрис Ратцлиффе / Блоомберг путем Гетти-а
Истраживачи се окрећу у вештачку интелигенцију (АИ) да помогну у дизајнирању нове генерације антибиотика да се бори против растућег антимикробне отпорности. За неколико минута, АИ може да дизајнира хиљаде хемијских једињења са потенцијалним антибактеријским својствима, мада постоје препреке за превладавање пре него што се први од ових лекова могу тестирати код људи.
Прошле недеље, амерички центри за контролу болести пријавили су да су стопе опасних бактеријских инфекција порасле за 69% између 2019. и 2023. године. Ентеробацтацхеллес Бактерије, које су такође назване „Ноћне мора бактерије“, посебно је тешко лечити постојеће антибиотике. Глобално, 1,1 милиона смрти годишње је повезано са бактеријским отпором на антимикробне лекове.
Стандардна метода откривања антибиотика укључује улазак у природу и просијавање кроз прљавштину како би пронашла антибактеријска једињења, каже Цесар де ла Фуенте, машински биолог на Универзитету у Пенсилванији, Филаделфија. „То је заиста мукотрпно дело које се ослања на суђење и грешку и може потрајати много година“, додаје он. Његов тим користи АИ да открије антибиотике око деценије. Читав процес откривања кандидата, стварајући га у лабораторији и тестирање у ћелијама може се обавити „у року од недељу дана или два“, додаје он.
Већина АИ дизајнирана антибиотика још је у раном развоју. Још није тестиран код људи.
АИ дизајниране дроге
Машински учење и генерирати АИ (генаи) могу убрзати процес. Де ла Фуенте и његов тимски алгоритми за учење машине показујући им једињења која могу наштетити бактеријама и другима који не могу. АИ дизајнира антибиотике тражећи фрагменте протеина са антибактеријским својствима у скуповима података који то раније није видео. Они укључују протеоме – комплетан скуп протеина који организам може да изрази – животиње, биљке и бактерије.
Алгоритми генаи – слични АИ који се користи у Цхатботс-у или генераторима слика – обучени су на истим подацима, али дизајнирани су за креирање нових једињења. Раније овог месеца де ла Фуенте и његов тим су известили да је њихов генајски модел дизајнирао 50.000 пептида или кратких ланаца аминокиселина, који имају антимикробна својства и могу уништити патогене1. Модел дубоког учења тада је то рангирао на основу тога колико ефикасно мисли да би могле да убијају неколико врста бактерија. Топ 46 синтетизованих пептида, око 35 убило је најмање један бактеријски напрезање у јело, а већина није била токсична за људске ћелије бубрега. Два два кандидата су затим тестирана и откривена да су ефикасни против Ацинетобацтер Бауманнии у моделима миша.
Изазови испред
Али прављење АИ дизајнираних антибиотика у лабораторији може бити изазовно. На пример, БиоЕнгинеер Јим Цоллинс, на Институту за технологију Масачусетса у Цамбридгеу, утврдио је да су неки АИ дизајнирани антибиотици хемијски нестабилни и не могу се синтетизовати. Други узимају превише корака за прављење и било би превише скупо и дуготрајно да производе комерцијално.
