1 серпня, 2024
Як штучний інтелект допомагає створити безпечні та ефективні нові антибіотики для боротьби зі стійкими інфекціями
Дослідники з Техаського університету в Остіні залучили штучний інтелект (ШІ), аби розробити новий препарат, який уже є багатонадійним під час випробувань на тваринах. Університет оголосив 2024-й Роком штучного інтелекту. Прогноз для пацієнтів із небезпечними бактеріальними інфекціями погіршився останнім часом, оскільки стійкі до антибіотиків штами бактерій поширилися, а розроблення нових варіантів лікування призупинилося. Однак дослідники університету зазначають, що інструменти ШІ змінюють гру на користь лікарів.
Великі мовні моделі (ВММ) – інструменти, що дають можливість одночасно обробляти великі обсяги інформації. Машинне навчання дозволяє знаходити області хімічного простору, які мають властивості, які цікавлять учених. Окрім того, штучний інтелект може робити це набагато швидше та ретельніше, ніж стандартні лабораторні підходи. Для цього проєкту дослідники використовували штучний інтелект, щоби знайти способи реконструкції наявного антибіотика під назвою протегрин-1, який чудово вбиває бактерії, але є токсичним для людей.
Протегрин-1, який природно виробляється свинями для боротьби з інфекціями, є частиною так званих антимікробних пептидів. Ця група антибіотиків зазвичай знищує бактерії, руйнуючи клітинні мембрани, але багато з таких препаратів націлені як на патогени, так і на клітини людини. Протегрини чинять значний вплив проти Candida albicans, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae та навіть віріонів вірусу імунодефіциту людини.
Дослідники застосовували високопродуктивний метод, щоби створити понад 7000 варіацій протегрину-1 і швидко визначити ділянки, які можна модифікувати без втрати антибіотичної активності сполуки. Далі вчені використали ВММ, аби модель могла оцінити мільйони можливих варіацій за трьома характеристиками: вибіркове націлювання на мембрани бактерій, ефективне знищення бактерій і нешкідливість для людей. Штучний інтелект допоміг скерувати науковців до більш безпечної та ефективнішої версії протегрину-1, яку назвали бактеріально-селективним протегрином-1.2 (bsPG-1.2).
Миші, інфіковані мультирезистентними бактеріями та оброблені bsPG-1.2, мали значно меншу ймовірність виявлення бактерій у своїх органах через шість годин після інфікування, порівнюючи із гризунами, які не отримували лікування. Дослідники сподіваються створити версію антибіотика для випробувань на людях. Цей проєкт демонструє, як учені використовують штучний інтелект для задоволення суспільних потреб.
Джерело: https://www.nature.com/articles/s41551-024-01243-1