Вештачка интелигенција дизајнира нове антибиотике
Научници широм света све чешће се окрећу вештачкој интелигенцији како би пронашли решења за један од највећих медицинских изазова данашњице – бактерије отпорне на антибиотике. Како преноси BBC, истраживачки тимови из САД-а и Канаде већ су уз помоћ AI осмислили потпуно нове потенцијалне лекове који би могли да спасу милионе живота.
Тим са Института за технологију (MIT) из Масачусетса створио је два експериментална антибиотика која су у лабораторији и на животињским моделима показала ефикасност против гонореје и за потенцијално смртоносни МРСА (метицилин-резистентни Стафилококус ауреус).
Уместо да се ослањају само на постојеће хемикалије, истраживачи су употребили генеративну вештачку интелигенцију да од нуле, атом по атом, конструише нове молекуле. Њихова студија, објављена у часопису Cell, објашњава да је од 36 милиона једињења (укључујући и она која или не постоје или још нису откривена), AI издвојила оне са највећим потенцијалом, као и да су први резултати охрабрујући, преноси BBC.
Научници су обучавали AI тако што су јој дали хемијску структуру познатих једињења уз податке о томе да ли успоравају раст различитих врста бактерија.
AI је, затим, учила како на бактерије утичу различите молекулске структуре, изграђене од атома као што су угљеник, кисеоник, водоник и азот.
За дизајн нових антибиотика уз помоћ AI испробана су два приступа. Први је идентификовао обећавајућу полазну тачку претраживањем библиотеке од милиона хемијских фрагмената величине од осам до 19 атома, па је одатле градио. Други је AI дао потпуну слободу од самог почетка.
Сам процес дизајнирања је, такође, елиминисао све што је деловало сувише слично постојећим антибиотицима. Покушао је, такође, да обезбеди да се „измишљају” лекови и да се филтрира све што се сматра токсичним за људе.
Када су једном направљени, водећи дизајни су тестирани на бактеријама у лабораторији и на зараженим мишевима, што је резултовало са два нова потенцијална лека.
„Узбуђени смо, јер увиђамо да генеративна вештачка интелигенција може да се користи за дизајнирање потпуно нових антибиотика,“ рекао је професор Џејмс Колинс са MIT-а.
Он је додао да „AI може да омогући да осмишљавамо молекуле јефтиније и брже, чиме се шири наш арсенал и даје нам предност у борби са генима супербактерија”.
Нови антибиотик абауцин
Сличан успех забележен је и у заједничком истраживању универзитета МекМастер у Канади и америчких партнера, где је откривен нови антибиотик назван абауцин. AI је за само сат и по анализирала 6.680 једињења и сузила избор на неколико десетина кандидата. Од њих је девет показало потенцијал, а управо је абауцин издвојен као најделотворнији против бактерије Acinetobacter baumannii, једне од три „критична” патогена које је Светска здравствена организација означила као највећу глобалну претњу.
„Ова бактерија је јавни непријатељ број један,” каже др Џонатан Стоукс са МекМастер универзитета.
„Врло је честа појава да буде отпорна на готово сваки антибиотик.”
Лабораторијски експерименти показали су да абауцин може успешно да лечи заражене ране код мишева и уништава узорке бактерије добијене од пацијената.
Стоукс, међутим, упозорава да је ово тек „почетак посла” и процењује да ће први антибиотици добијени уз помоћ AI реално моћи да се пропишу тек око 2030. године.
Занимљиво је да овај експериментални лек нема ефекта на друге врсте бактерија, већ искључиво на A. baumannii. Истраживачи сматрају да ће таква прецизност отежати развој резистенције и смањити нуспојаве.
„Ово откриће додатно потврђује претпоставку да AI може значајно да убрза и прошири потрагу за новим антибиотицима”, наглашава професор Колинс.
Заустављање супербактерија
Многи антибиотици убијају бактерије неселективно. Истраживачи верују да ће прецизност абауцина отежати развој резистенције и довести до мање нежељених ефеката.
У принципу, AI би могла да „прегледа” десетине милиона потенцијалних једињења — нешто што би било непрактично урадити ручно.
„AI убрзава темпо, и у идеалном свету, смањује трошак откривања нове класе антибиотика који су нам очајнички потребни”, истиче др Стоукс.
Истраживачи су принципе откривања антибиотика уз помоћ AI тестирали на Ешерихији коли 2020. године, а сада су то знање искористили да се фокусирају на „велике зликовце”. Планирају да следеће проуче Стафилококус ауреус и Псеудомонас еругиноса.
Бивша главна здравствена саветница британске владе, проф. Сејли Дејвис, оцењује да је коришћење вештачке интелигенције у проналажењу нових ефикасних антибиотика прави преокрет.
„На прагу смо победе. Одушевљена сам оним што Стоукс и његов тим раде – то ће спасити животе”, каже она.
Проф. Крис Даусон са Универзитета у Ворвику каже да студија показује да је вештачка интелигенција алат за „значајан корак напред за откривање антибиотика и ублажавање појављивања резистенције”, али објашњава да постоји и економски проблем који утиче на инфекције отпорне на лекове — „како да направите лекове који немају комерцијалну вредност?”
Ако би се измислио нови антибиотик, идеално би било да га користите што је мање могуће како бисте сачували његову ефикасност, што отежава било коме да оствари профит.
