ИИ предсказал почти миллион потенциальных антибиотиков
Международная группа ученых с помощью ИИ-модели нашла почти миллион соединений, которые могут стать основой противомикробных препаратов, в том числе против бактерий, которые устойчивы к традиционным антибиотикам.
Инфекции, устойчивые к противомикробным препаратам, ежегодно убивают миллионы людей. Таких инфекций становится все больше. Но человечество уже привыкло лечить антибиотиками многие болезни и найти им замену крайне непросто.
Устойчивость к противомикробным препаратам возникает, когда микробы, вызывающие инфекции, – бактерии, вирусы или грибки – мутируют и находят способы защищаться от лекарств.
Но есть хорошая новость. Она связана с проектом международной группы ученых по созданию принципиально новых противомикробных препаратов с помощью машинного обучения.
Результаты работы опубликованы в журнале Cell.
В исследовании использовалась ИИ-модель для поиска потенциальных антибиотиков в огромной базе данных микробов, обитающих в самых разных средах: почве, океане, кишечнике человека и животных.
"Бактерии постоянно сражаются друг с другом, используя особые боевые инструменты, так называемые пептиды, которыми бактерии "стреляют" друг в друга", – говорит Себастьян Хиллер, биолог из Базельского университета в Швейцарии, который не принимал участия в исследовании.
При удачном "выстреле" мембрана атакованной бактерии разрушается, и она погибает.
ИИ-модель проанализировала миллиарды "боевых" пептидов и выбрала лучших кандидатов с противомикробным действием.
Всего было выбрано 863498 новых антимикробных пептидов, более 90% из которых ранее не были описаны.
Чтобы выяснить, какие из этих пептидов могут быть полезны в качестве антибиотиков, исследователи синтезировали 100 пептидов и протестировали их против 11 болезнетворных бактериальных штаммов в лаборатории. Ученые обнаружили, что 79 пептидов успешно разрушают бактериальные мембраны, причем 63 пептида нацелены на устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как кишечная палочка (Escherichia coli) и золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus).
Затем исследователи протестировали новые соединения на мышах с инфицированными абсцессами кожи. В этом случае только 3 пептида показали антимикробное действие. Это значит, что в живом организме не все пептиды работают, как в лаборатории, но некоторые из них – работают.
Авторы опубликовали весь свой набор данных в открытом доступе, что позволяет другим ученым исследовать любые из найденных пептидов и разработать антибиотики с учетом конкретных целей. Ученые отмечают, что, имея такой широкий спектр потенциальных лекарств, можно, например, разработать антибиотик, который атакует только болезнетворные бактерии, и не трогает полезные.
Хиллар считает, что "исследование является доказательством того, что мы можем с оптимизмом относиться к устойчивости микробов к лекарствам", у нас есть, что им противопоставить.
