Жасанды интеллект жаңа антибиотик ойлап тапты: ол дәрігерлер ондаған жылдар бойы жеңе алмаған мәселені шешеді

Машиналық оқыту алгоритмі көптеген ауруханаларда табылған супербактерия - Acinetobacter baumannii-ны өлтіретін қосылысты анықтады. Басылым толығырақ айтып берді Scitech Daily.

Фото: IStock

Жасанды интеллект алгоритмін қолдана отырып, MIT және МакМастер университетінің зерттеушілері көптеген дәріге төзімді инфекцияларға жауап беретін бактериялар түрін өлтіруге қабілетті жаңа антибиотикті анықтады.

Егер емделушілерде қолдану үшін әзірленсе, препарат ауруханаларда жиі кездесетін пневмония, менингит және басқа да ауыр инфекцияларға әкелетін бактерия түрі Acinetobacter baumannii-мен күресуге көмектеседі. Микроб Ирак пен Ауғанстандағы жараланған сарбаздар арасындағы инфекцияның негізгі себебі болып табылады.

«Acinetobacter есік тұтқаларында және аурухана жабдықтарында ұзақ уақыт сақталады, сонымен қатар қоршаған ортадан антибиотиктерге төзімділік гендерін сіңіреді. Қазір барлық дерлік антибиотиктерге төзімді A. baumannii изоляттарын табу өте жиі кездеседі», - дейді бұрынғы MIT докторы, қазір МакМастер университетінің биохимия және биомедициналық ғылымдар кафедрасының ассистенті Джонатан Стокс.

Зерттеушілер химиялық қосылыс A. baumannii өсуін тежейтінін бағалау үшін үйретілген машиналық оқыту үлгісін пайдалана отырып, 7000-ға жуық әлеуетті дәрілік қосылыстардың кітапханасынан жаңа препаратты анықтады.

«Бұл жаңалық AI біздің жаңа антибиотиктерді іздеуді айтарлықтай жеделдете және кеңейте алады деген идеяны одан әрі қолдайды», - деп түсіндіреді Джеймс Коллинз, MIT Медициналық инженерия және ғылым институтының (IMES) Медициналық инженерия және ғылым бойынша Термеер профессоры. «Мен бұл жұмыстың A. baumannii сияқты проблемалық патогендік микроорганизмдермен күресу үшін АИ-ді қолдануға болатынын көрсететініне қуаныштымын».

Тақырып бойынша: Ғалымдар робот таблеткасын жасады: ол қант диабетімен ауыратындар үшін құтқарушы бола алады және антибиотиктерге төзімді бактерияларды жеңе алады.

Коллинз және Стокс - Nature Chemical Biology журналында 25 мамырда жарияланған жаңа зерттеудің жетекші авторлары. Қағаздың жетекші авторлары - МакМастер докторанттары Гари Лю және Дениз Катакутан және МакМастер университетінің жақында түлегі Кхуши Ратход.

Есірткі табу

Соңғы бірнеше онжылдықта көптеген патогендік бактериялар бар антибиотиктерге төзімдірек болды, ал жаңа антибиотиктер өте аз.

Бірнеше жыл бұрын Коллинз, Стокс және MIT профессоры Регина Барзилай бұл мәселені машиналық оқыту арқылы шешуге кірісті. Бұл деректер көлемінің кең ауқымындағы үлгілерді тануды үйренетін жасанды интеллект түрі. Коллинз және Барзилай бұл әдісті химиялық құрылымы бар кез келген қолданыстағы препараттардан ерекшеленетін жаңа антибиотиктерді анықтау үшін қолдануға болады деп үміттенеді.

Зерттеушілер алдымен ішек таяқшасының өсуін тежейтін химиялық құрылымдарды анықтау алгоритмін үйретті. 100 миллионнан астам қосылысты сынағаннан кейін бұл алгоритм зерттеушілер 2001 жылғы ойдан шығарылған AI жүйесіне байланысты галицин деп атаған молекуланы берді: Ғарыштық Одиссей. Олар бұл молекула тек E. coli ғана емес, дәріге төзімді бактериялардың бірнеше басқа түрлерін де өлтіре алатынын көрсетті.

«Осы мақаладан кейін біз бұл машиналық оқыту тәсілдері күрделі антибиотиктерді табу тапсырмаларында жақсы жұмыс істейтінін көрсеткенде, біз көп дәріге төзімді бактериялық инфекциялар үшін №1 қоғамдық жау деп санайтын нәрсеге назар аудардық, атап айтқанда Acinetobacter», - дейді Стокс.

Есептеу моделі үшін оқу деректерін алу үшін зерттеушілер алдымен зертханада өсірілген A. baumannii-ге 7500-ге жуық әртүрлі химиялық заттардың әсерін көрсетті, олардың қайсысы микробтың өсуін тежейтінін көрді. Содан кейін олар модельге әрбір молекуланың құрылымын енгізді. Олар модельге әрбір құрылым бактериялардың өсуін тежей алатынын айтты. Бұл алгоритмге өсудің тежелуімен байланысты химияны зерттеуге мүмкіндік берді.

Модель үйретілгеннен кейін зерттеушілер оны бұрын көрмеген 6680 қосылыстардың жиынтығын талдау үшін қолданды, оны Кең институттың Дәрілерді қайта өңдеу орталығынан алды. Екі сағаттан аз уақытты алған бұл талдау бірнеше жүздеген нәтиже берді. Олардың ішінен зерттеушілер 240-ын зертханада эксперименталды сынау үшін таңдап, құрылымы бар антибиотиктерден немесе оқу деректеріндегі молекулалардан өзгеше қосылыстарға назар аударды.

Бұл сынақтар тоғыз антибиотикті, соның ішінде өте күшті біреуін берді. Бастапқыда қант диабетінің әлеуетті емі ретінде зерттелген бұл қосылыс A. baumannii-ны өлтіруде өте тиімді болып шықты, бірақ Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus және карбапенемдерге төзімді Enterobacteriaceae сияқты басқа бактерия түрлеріне әсер етпеді.

Бұл «тар спектрлі» өлтіру қабілеті антибиотиктердің қалаулы сипаттамасы болып табылады, өйткені ол бактерияларда дәріге төзімділіктің тез таралу қаупін азайтады. Тағы бір артықшылығы - бұл препарат Clostridium difficile сияқты оппортунистік инфекцияларды басуға көмектеседі.

Жаңа механизм

Тышқандарды зерттеу барысында ғалымдар абауцин деп атаған препарат A. baumannii тудыратын инфекцияларды емдей алатынын анықтады. Сонымен қатар, олар зертханалық зерттеулерде оның адам пациенттерінен бөлінген A. baumannii-дің әртүрлі дәріге төзімді штаммдарына қарсы жұмыс істейтінін анықтады.

Әрі қарай жүргізілген тәжірибелер препарат липопротеинді тасымалдау деп аталатын процеске кедергі жасау арқылы жасушаларды өлтіретінін көрсетті, бұл жасушалар ақуыздарды жасушаның ішінен жасуша қабырғасына тасымалдау үшін пайдаланады. Атап айтқанда, препарат осы процеске қатысатын LolE протеинін тежейді.

Сізді қызықтыруы мүмкін: Нью-Йорктегі басты жаңалықтар, біздің иммигранттар туралы әңгімелер және Үлкен Apple өмірі туралы пайдалы кеңестер - мұның барлығын ForumDaily New York сайтында оқыңыз

Барлық грамтеріс бактериялар бұл ферментті экспрессиялайды, сондықтан зерттеушілер абауциннің A. baumannii-де соншалықты селективті болғанына таң қалды. Олар A. baumannii бұл тапсырманы қалай орындайтынындағы шағын айырмашылықтар препараттың селективтілігін түсіндіруі мүмкін деп болжайды.

«Біз эксперименттік мәліметтерді жинауды әлі аяқтаған жоқпыз, бірақ бұл A. baumannii липопротеидтерді басқа грамтеріс түрлерге қарағанда сәл өзгеше жеткізуімен байланысты деп ойлаймыз. Біздің ойымызша, сондықтан біз тар спектрлі белсенділікке ие боламыз », - дейді Стокс.

Стокс зертханасы қазіргі уақытта басқа зерттеушілермен қосылыстың емдік қасиеттерін оңтайландыру үшін оны емделушілерде қолдану үшін дамыту үмітімен жұмыс істеуде.

Зерттеушілер дәріге төзімді инфекциялардың басқа түрлеріне, соның ішінде алтын стафилококк пен Pseudomonas aeruginosa тудыратындарға әлеуетті антибиотиктерді анықтау үшін модельдеу тәсілін қолдануды жоспарлап отыр.

Форум күнін де оқыңыз:

Жасырын асыл тастар: Aldi дүкенінен тиынға сатып алуға болатын жеті жоғары сапалы өнім

Жаман әдеттер бізге қанша тұрады: алкоголь мен фастфуд бюджетке зиянын тигізеді

Жақсы ақша табу үшін колледжде кім оқу керек: танымал мамандықтар төмен жалақыға әкеледі

Costco vs Aldi: бес танымал өнімнің бағасын салыстыру

Сіз АҚШ-тағы өмір және Америкаға иммиграция туралы маңызды және қызықты жаңалықтарды алғыңыз келе ме? — бізді қолда садақа бер! Сондай-ақ біздің парақшаға жазылыңыз Facebook. «Дисплейдегі басымдық» опциясын таңдап, алдымен бізді оқыңыз. Сондай-ақ, біздің сайтқа жазылуды ұмытпаңыз Telegram каналы  мен Instagram- Онда қызық көп. Және мыңдаған оқырмандарға қосылыңыз ФорумДүниежүзілік Нью-Йорк — онда сіз мегаполистің өмірі туралы көптеген қызықты және жағымды ақпаратты таба аласыз.