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人工智能顯神威,一個(gè)半小時(shí)篩選出能殺死超級細(xì)菌的新型抗生素

2023/5/28 18:10:13 來源:IT之家 作者:遠(yuǎn)洋 責(zé)編:遠(yuǎn)洋
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IT之家 5 月 28 日消息,據(jù)《自然化學(xué)生物學(xué)》雜志發(fā)表的研究結(jié)果顯示,加拿大和美國的研究人員利用 AI 技術(shù),發(fā)現(xiàn)了一種名為 abaucin 的強(qiáng)效抗生素。這種抗生素需要進(jìn)一步的測試,才能用于臨床治療。研究人員表示,AI 技術(shù)能夠大大提高智能和效率,解決新藥開發(fā)中的難題。

抗生素是用來殺死細(xì)菌的藥物,然而近幾十年來一直缺乏新型抗生素的開發(fā),導(dǎo)致細(xì)菌類疾病變得越來越難以治療,因?yàn)樗鼈冞M(jìn)化出了對現(xiàn)有藥物的抗性。據(jù)估計(jì),每年有超過一百萬人死于對抗生素治療的耐藥性感染。

研究人員將目標(biāo)鎖定在一種最棘手的細(xì)菌種類 —— 鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumannii),這種細(xì)菌能夠感染傷口和引起肺炎,是世界衛(wèi)生組織列出的三種“嚴(yán)重”威脅之一。據(jù)IT之家了解,這種細(xì)菌能夠抵抗多種抗生素,能夠存活在物體表面和醫(yī)療設(shè)備上。

來自麥克馬斯特大學(xué)(McMaster University)的喬納森?斯托克斯(Jonathan Stokes)博士將這種細(xì)菌稱為“公敵第一”,因?yàn)樗胺浅3R姟?,并且?jīng)常發(fā)現(xiàn)它“對幾乎所有抗生素都有耐藥性”。

為了找到新型抗生素,研究人員首先要訓(xùn)練 AI。他們選取了數(shù)千種已知確切化學(xué)結(jié)構(gòu)的藥物,并手動(dòng)測試它們對鮑曼不動(dòng)桿菌的作用,看哪些能夠減慢或殺死它。這些信息被輸入到 AI 中,讓它學(xué)習(xí)哪些化學(xué)特征能夠攻擊這種難纏的細(xì)菌。

然后,他們讓 AI 在一個(gè)包含 6680 種未知效果的化合物列表中進(jìn)行篩選。結(jié)果顯示,AI 只用了一個(gè)半小時(shí)就生成了一個(gè)候選名單。研究人員在實(shí)驗(yàn)室中測試了名單中的 240 種化合物,并發(fā)現(xiàn)了九種潛在的抗生素,其中之一就是強(qiáng)效的抗生素 abaucin。

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明,abaucin 能夠治療小鼠的感染傷口,并且能夠殺死來自患者的鮑曼不動(dòng)桿菌樣本。研究人員稱,下一步是在實(shí)驗(yàn)室中完善這種藥物,然后進(jìn)行臨床試驗(yàn),預(yù)計(jì)第一批 AI 抗生素可能要到 2030 年才能被開出處方。

奇怪的是,這種實(shí)驗(yàn)性的抗生素對其他種類的細(xì)菌沒有任何效果,只對鮑曼不動(dòng)桿菌有效。許多抗生素會(huì)不加區(qū)分地殺死細(xì)菌,研究人員認(rèn)為,abaucin 的精準(zhǔn)性會(huì)使細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)更加困難,并且可能帶來更少的副作用。

理論上,AI 可以篩選數(shù)千萬種潛在的化合物,這對人工來說是不切實(shí)際的?!癆I 提高了我們發(fā)現(xiàn)這些我們迫切需要的新型抗生素的速度,在理想情況下還能降低成本?!彼雇锌怂共┦空f。

來自麻省理工學(xué)院的詹姆斯?柯林斯(James Collins)教授說:“這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了我們可以利用 AI 來加速并擴(kuò)大我們尋找新型抗生素的范圍?!彼a(bǔ)充說:“我很高興看到這項(xiàng)工作表明,我們可以利用 AI 來幫助對抗諸如鮑曼不動(dòng)桿菌等難以處理的病原體。”

參考文獻(xiàn):

  • https://www.nature.com/articles/s41589-023-01349-8

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關(guān)鍵詞:人工智能,抗生素,AI

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