Искусственный интеллект помог открыть новый класс антибиотиков
Европейские и американские молекулярные биологи впервые открыли новый класс антибиотиков при помощи разработанных ими нейросетевых алгоритмов, которые позволили исследователям изучить действие 12 млн различных молекул на большое число видов микробов и типов человеческих клеток.
Как отмечают ученые, созданные ими алгоритмы принципиально отличаются от уже существующих нейросетевых подходов для поиска новых лекарств тем, что они не являются “черными ящиками”, внутренние механизмы и логика работы которых являются непрозрачными и непонятными для их пользователей и даже создателей. Это позволяет ученым отслеживать, как и почему созданные ими нейросети отбирают те или иные молекулы при анализе их свойств, а также менять их работу при необходимости.
Для разработки таких алгоритмов ученые проследили за действием свыше 39 тыс. разных веществ на культуры человеческих клеток и на колонии “неуязвимых” штаммов золотистого стафилококка. Результаты этих наблюдений и химические формулы изученных препаратов ученые использовали для обучения нейросетей, способных не только оценивать потенциальные противомикробные свойства молекулы, но и определять те ее структурные элементы, которые, предположительно, отвечают за эффект.
Эти алгоритмы исследователи использовали для изучения свойств свыше 12 млн молекул, созданных человеком или обнаруженных в природных средах. Последующие расчеты систем ИИ указали на то, что среди такого набора молекул присутствует около 2,2 тыс. веществ, в теории способных уничтожать широкий перечень болезнетворных бактерий. Ученые отобрали 283 молекулы, которые ранее не изучались, и проследили за их действием на микробов и на мышей, зараженных такими бактериями.
В ходе этих опытов исследователям удалось выделить две молекулы, которые были способны уничтожать сразу несколько “неуязвимых” вариаций микробов, в том числе некоторые штаммы сенной палочки, золотистого стафилококка и энтерококка, которые были неуязвимы к действию метициллина, оксазолидинонов и ванкомицина. Дальнейшее изучение этих веществ, как надеются ученые, позволит создать новые лекарства, способные преодолевать постоянно эволюционирующие защитные системы микробов.
