По мнению ученых, в будущем человечество снова столкнется с болезнями прошлого, например, стафилококком. Антибиотики пока защищают нас от опасных микроорганизмов, но последние становятся все устойчивее к лекарствам.
Ежегодно в мире от болезней, вызванных бактериями, погибает 700 тысяч человек. К 2050-му эта цифра вырастет до 10 млн. Люди бесконтрольно и необоснованно применяют антибиотики, в том числе в сельском хозяйстве, поэтому микроорганизмы быстро к ним привыкают. Поиск новых лекарств стоит дорого и занимает много времени, но искусственный интеллект может ускорить этот процесс.
Как это работает
Ученые из MIT разработали цифровой алгоритм, который ищет потенциальные антибиотики среди сотен тысяч веществ. Нейросеть обучили на данных о 2,5 тыс. разных молекул, в том числе 1,7 тыс. препаратов, одобренных Управлением по контролю над продуктами и лекарствами США. Искусственный интеллект просканировал библиотеку из 107 млн разных химических соединений, которые могли обладать антибактериальными свойствами. Среди них он должен был найти новые антибиотики, не похожие по составу на существующие препараты.
При анализе искусственный интеллект опирался на свои знания, а также на предыдущие исследования ученых. Сначала алгоритм определил наиболее подходящих кандидатов, а потом предсказал, насколько каждое из веществ смертоносно для определенного типа микроорганизмов. В эксперименте ученых из MIT нейросеть искала препарат против кишечной палочки E. coli. ИИ провел виртуальные эксперименты, после чего сообщил исследователям название одного вещества, которое, по его мнению, будет эффективным. Им оказалась молекула халицина, названная так в честь искусственного интеллекта HAL из фильма «2001 год: Космическая одиссея».
Ученые протестировали халицин на 12 разных бактериях, среди которых были и супермикробы, устойчивые к нескольким типам антибиотиков. Новый препарат оказался эффективен против всех микроорганизмов, кроме синегнойной палочки. После лабораторных исследований ученые провели эксперимент на мышах. Животных заразили ацинетобактерией Баумана. Она вызывает менингит, пневмонию, а также заражения крови и наиболее опасна для людей с пониженным иммунитетом. Штамм, который использовали исследователи, устойчив ко всем известным антибиотикам, однако мазь с халицином уничтожила бактерии менее чем за сутки.
Что дальше
Ученые из MIT уже протестировали свою разработку на большом массиве данных: нейросети предложили проанализировать 1,5 млрд химических соединений из библиотеки молекул ZINC15. За три дня искусственный интеллект обработал всю информацию и нашел 23 потенциальных антибиотика. В результате экспериментов выяснилось, что восемь из них эффективны против бактерий. Ученые планируют и дальше изучать эти вещества.
Кроме того, с помощью цифровых алгоритмов исследователи надеются усовершенствовать старые препараты. Так, они планируют найти молекулы, которые уничтожают опасные микробы и при этом не вредят микрофлоре кишечника. Ученые считают, что их нейросеть поможет быстрее создавать и тестировать новые лекарства, благодаря чему они станут более доступными.
Подписывайтесь на канал и ставьте лайки, это важно для развития проекта Тренды. Спасибо!
