Süni intellekt yeni antibiotik icad etdi: o, həkimlərin onilliklər ərzində öhdəsindən gələ bilmədiyi problemi həll edəcək

Maşın öyrənmə alqoritmi bir çox xəstəxanada tapılan superböcək olan Acinetobacter baumannii-ni öldürən birləşmə müəyyən edib. Nəşr daha ətraflı məlumat verib Scitech Daily.

Şəkil: IStock

MIT və McMaster Universitetinin tədqiqatçıları süni intellekt alqoritmindən istifadə edərək bir çox dərmana davamlı infeksiyalardan məsul olan bakteriya növünü öldürməyə qadir olan yeni antibiotik müəyyən ediblər.

Xəstələrdə istifadə üçün hazırlanarsa, dərman xəstəxanalarda sətəlcəm, meningit və digər ciddi infeksiyalara səbəb ola bilən bakteriya növü olan Acinetobacter baumannii ilə mübarizə aparmağa kömək edə bilər. Mikrob İraq və Əfqanıstanda yaralı əsgərlər arasında yoluxmaların əsas səbəbidir.

“Acinetobacter qapı tutacaqlarında və xəstəxana avadanlıqlarında uzun müddət yaşayır, həmçinin ətraf mühitdən antibiotiklərə qarşı müqavimət genlərini udur. İndi demək olar ki, bütün antibiotiklərə davamlı olan A. baumannii izolatlarının tapılması çox yaygındır,” MİT-in keçmiş doktoru, hazırda MakMaster Universitetində biokimya və biotibbi elmlər üzrə dosent olan Conatan Stokes deyir.

Tədqiqatçılar kimyəvi birləşmənin A. baumannii-nin böyüməsinə mane olub-olmadığını qiymətləndirmək üçün öyrətdikləri maşın öyrənmə modelindən istifadə edərək 7000-ə yaxın potensial dərman birləşməsindən ibarət kitabxanadan yeni dərman təyin etdilər.

MİT-in Tibb Mühəndisliyi və Elmləri İnstitutunda (IMES) Tibb Mühəndisliyi və Elmləri üzrə Termeer professoru Ceyms Kollinz, “Bu kəşf süni intellektin yeni antibiotiklər üçün axtarışlarımızı xeyli sürətləndirə və genişləndirə biləcəyi fikrini daha da dəstəkləyir” dedi. “Mən məmnunam ki, bu iş A. baumannii kimi problemli patogenlərlə mübarizə aparmaq üçün süni intellektdən istifadə edə biləcəyimizi göstərir.”

Mövzu haqqında: Alimlər robot həb yaradıblar: o, diabet xəstələri üçün xilasedici ola bilər və antibiotiklərə davamlı bakteriyaların öhdəsindən gələ bilər.

Collins və Stokes mayın 25-də Nature Chemical Biology jurnalında dərc olunan yeni tədqiqatın aparıcı müəllifləridir. Məqalənin aparıcı müəllifləri McMaster PhD tələbələri Gary Liu və Denise Katakutan və McMaster-in son məzunu Khushi Rathoddur.

Dərman kəşfi

Son bir neçə onillikdə bir çox patogen bakteriyalar mövcud antibiotiklərə qarşı daha davamlı olub, çox az sayda yeni antibiotiklər yaradılıb.

Bir neçə il əvvəl Collins, Stokes və MIT professoru Regina Barzilai maşın öyrənməsindən istifadə edərək bu problemi həll etməyə başladılar. Bu, geniş məlumat həcmlərində nümunələri tanımağı öyrənə bilən bir süni intellekt növüdür. Collins və Barzilai ümid edirlər ki, bu yanaşma mövcud dərmanlardan fərqli kimyəvi quruluşa malik yeni antibiotikləri müəyyən etmək üçün istifadə oluna bilər.

Tədqiqatçılar əvvəlcə E.coli-nin böyüməsini maneə törədə biləcək kimyəvi strukturları müəyyən etmək üçün bir alqoritm hazırladılar. 100 milyondan çox birləşməni sınaqdan keçirdikdən sonra bu alqoritm 2001-ci ildə uydurulmuş süni intellekt sistemindən sonra tədqiqatçıların halisin adlandırdıqları bir molekul verdi: Kosmik Odyssey. Onlar göstərdilər ki, bu molekul təkcə E. coli deyil, həm də bir neçə başqa növ dərmana davamlı bakteriyaları öldürə bilər.

"Bu məqalədən sonra, bu maşın öyrənmə yanaşmalarının mürəkkəb antibiotik kəşfi tapşırıqları üçün yaxşı işləyə biləcəyini göstərdikdə, diqqətimizi çoxlu dərmanlara davamlı bakterial infeksiyalar üçün №1 xalq düşməni hesab etdiyim şeyə, yəni Acinetobacter'a yönəltdik", Stokes deyir.

Tədqiqatçılar hesablama modelləri üçün təlim məlumatlarını əldə etmək üçün əvvəlcə laboratoriyada yetişdirilmiş A. baumannii-ni təxminən 7500 müxtəlif kimyəvi maddəyə məruz qoydular ki, hansının mikrobun böyüməsinə mane ola bilər. Daha sonra hər bir molekulun quruluşunu modelə daxil etdilər. Onlar modelə hər bir strukturun bakteriya böyüməsini maneə törədə biləcəyini söylədilər. Bu, alqoritmə böyümənin ləngiməsi ilə əlaqəli kimyanı öyrənməyə imkan verdi.

Model öyrədildikdən sonra tədqiqatçılar ondan Geniş İnstitutun Dərmanların Repurposing Mərkəzindən əldə etdiyi, əvvəllər görmədiyi 6680 birləşmədən ibarət dəsti təhlil etmək üçün istifadə etdilər. İki saatdan az vaxt aparan bu analiz bir neçə yüz nəticə verdi. Bunlardan tədqiqatçılar laboratoriyada eksperimental sınaq üçün 240-ı seçərək, mövcud antibiotiklərdən və ya təlim məlumatlarından molekullardan fərqli strukturlara malik birləşmələrə diqqət yetirdilər.

Bu testlər doqquz antibiotik, o cümlədən çox güclü olan bir antibiotik əldə etdi. Başlanğıcda şəkərli diabet üçün potensial müalicə vasitəsi kimi araşdırılan bu birləşmənin A. baumannii-nin öldürülməsində son dərəcə təsirli olduğu sübut edilmiş, lakin Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus və karbapenemlərə davamlı Enterobacteriaceae daxil olmaqla, digər bakteriya növlərinə təsir göstərməmişdir.

Bu "dar spektrli" öldürmə qabiliyyəti antibiotiklərin arzu olunan xüsusiyyətidir, çünki bakteriyalarda dərman müqavimətinin sürətlə yayılması riskini minimuma endirir. Digər bir üstünlük, dərmanın Clostridium difficile kimi fürsətçi infeksiyaların qarşısını almağa kömək etməsidir.

Yeni mexanizm

Tədqiqatçılar siçan üzərində apardıqları araşdırmada abaucin adını verdikləri dərmanın A.baumannii tərəfindən törədilən infeksiyaları müalicə edə biləcəyini müəyyən ediblər. Bundan əlavə, onlar laboratoriya testlərində onun insan xəstələrindən təcrid olunmuş A. baumannii-nin müxtəlif dərmanlara davamlı suşlarına qarşı təsirli olduğunu aşkar ediblər.

Sonrakı təcrübələr, dərmanın hüceyrələrin zülalları hüceyrə daxilindən hüceyrə divarına daşımaq üçün istifadə etdiyi lipoprotein transferi kimi tanınan prosesə müdaxilə edərək hüceyrələri öldürdüyünü göstərdi. Xüsusilə, dərman bu prosesdə iştirak edən LolE proteinini maneə törədir.

Sizi maraqlandıra bilər: ən yaxşı New York xəbərləri, immiqrantlarımızın hekayələri və Big Apple-da həyat haqqında faydalı məsləhətlər - hamısını ForumDaily New York-da oxuyun

Bütün qram-mənfi bakteriyalar bu fermenti ifadə edir, ona görə də tədqiqatçılar abaucinin A. baumannii-də bu qədər seçici olduğunu görəndə təəccübləndilər. Onlar təklif edirlər ki, A. baumannii-nin bu vəzifəni necə yerinə yetirdiyinə dair kiçik fərqlər dərmanın seçiciliyini izah edə bilər.

“Biz hələ eksperimental məlumatların toplanmasını tamamlamamışıq, lakin düşünürük ki, bu, A. baumannii-nin lipoproteinləri digər qram-mənfi növlərdən bir qədər fərqli şəkildə çatdırması ilə bağlıdır. Düşünürük ki, buna görə dar spektrli fəaliyyət əldə edirik”, Stokes qeyd edir.

Stokes laboratoriyası hal-hazırda digər tədqiqatçılarla birlikdə birləşmənin müalicəvi xüsusiyyətlərini optimallaşdırmaq üçün xəstələrdə mümkün istifadə üçün inkişaf etdirmək ümidi ilə işləyir.

Tədqiqatçılar, Staphylococcus aureus və Pseudomonas aeruginosa səbəb olanlar da daxil olmaqla, dərmana davamlı infeksiyaların digər növləri üçün potensial antibiotikləri müəyyən etmək üçün modelləşdirmə yanaşmasından istifadə etməyi planlaşdırırlar.

Forum günündə də oxuyun:

Gizli qiymətli daşlar: Aldi-də qəpiklərə ala biləcəyiniz yeddi yüksək səviyyəli əşya

Pis vərdişlər bizə nə qədər baha başa gəlir: alkoqol və fast food büdcəyə ziyan vurur

Yaxşı pul qazanmaq üçün kollecdə kim oxumalı: məşhur ixtisaslar aşağı əmək haqqına səbəb olur

Costco vs Aldi: Beş Populyar Məhsulun Qiymət Müqayisəsi

ABŞ-dakı həyat və Amerikaya immiqrasiya haqqında daha vacib və maraqlı xəbərlər istəyirsiniz? — bizə dəstək olun bağışlayın! Siz də səhifəmizə abunə olun Facebook. "Ekranda prioritet" seçimini seçin və əvvəlcə bizi oxuyun. Həmçinin kanalımıza abunə olmağı unutmayın Telegram kanalı  və Instagram- Orada çox maraqlı şeylər var. Və minlərlə oxucuya qoşulun Forum Gündəlik New York — orada siz metropol həyatı haqqında çoxlu maraqlı və müsbət məlumatlar tapa bilərsiniz.