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新的抗生素

领先图像©Analysis121980 / Adobe Stock

麻省理工学院的研究人员发现了一种分子这在对抗抗生素耐药性的战斗中是无价的——他们借助人工智能算法做到了这一点。

抗生素是预防和治疗细菌感染的药物,是第一个被发现的抗生素青霉素——1928年改变了世界。最后,医生们找到了一种治疗肺炎、风湿热和其他由细菌引起的健康问题的方法,这些疾病在以前对许多病人来说相当于判了死刑。

“细菌被锁定在一场与抗生素的进化竞赛中,不断进化出新的方法来避免它们的影响。”

沙龙孔雀

近年来,出现了一个新问题:抗生素耐药性。许多曾经可以治疗的感染对抗生素不再有反应,因为接触药物使细菌产生了新的耐药机制。

“传染病不会静止不动,”英国国家传染病服务公共卫生部门主任莎伦·皮科克说,告诉《卫报》。“细菌被锁定在一场与抗生素的进化竞赛中,不断进化出新的方法来避免它们的影响。”

现在,超级细菌但麻省理工学院新开发的人工智能可能会缩小这一差距。

开发新抗生素的问题是这个过程既昂贵又耗时。此外,许多“新”抗生素与现有的抗生素并没有多大区别,这意味着细菌可以迅速对它们产生耐药性。

人工智能导致新药的发现

基于新的麻省理工学院研究该研究发表在《细胞》杂志上。以人工智能为中心的开发过程可以避免这些现有的缺陷。

麻省理工学院研究小组的一些成员此前开发了机器学习计算机模型,可以分析化合物的结构,预测它是否可能具有某些特征。

在这项新研究中,他们决定将这种模式应用于抗生素的发现。

第一步是训练一个模型来识别有效杀死细菌的分子,特别是大肠杆菌。这包括给它提供2500个分子的数据,这些分子是fda批准的药物和天然产品的混合物。

在对计算机模型进行训练之后,麻省理工学院的研究小组让它开始分析开放图书馆它含有大约6000种化合物,寻找任何被预测具有强抗菌性能的化合物,并发现了一种化学结构不同于任何已知抗生素的分子。

在另一个机器学习模型预测这种分子不太可能对人类有毒之后,该团队给它起了个名字——海草素,并开始测试它的抗菌能力。

海草素是一种强效抗生素

麻省理工学院的研究人员首先在实验室培养皿中培养了数十种细菌菌株,其中包括一些他们知道对抗生素有耐药性的细菌。当他们把海草素引入细菌时,他们发现它可以杀死除一种细菌以外的所有细菌不易治愈的病原体

“任何能够加速早期药物发现的方法都有可能产生重大影响。”

雅各Durrant

即使经过30天的治疗,他们的大肠杆菌样本也从未对海大素产生耐药性,尽管这种细菌在短短1到3天内就对另一种抗生素产生了耐药性。

当研究小组用海草素治疗感染了耐抗生素细菌的老鼠时——或者c . diff答:baumannii-完全清除了感染

“我们希望开发一个平台,让我们能够利用人工智能的力量,开创抗生素药物发现的新时代,”研究员詹姆斯·柯林斯(James Collins)在一份声明中说新闻发布会上。“我们的方法揭示了这种令人惊奇的分子,它可以说是已经发现的更强大的抗生素之一。”

更有希望的发现即将出现

麻省理工学院的研究小组不满足于仅仅有海利辛,他们后来让人工智能在另一个化学化合物的在线图书馆中筛选1亿个分子。仅在三天之内,它就确定了23种有希望的候选药物,通过实验室测试,研究人员发现其中两种对细菌特别有效。

麻省理工学院的研究人员现在正在寻找制药公司或非营利组织合作开发新的抗生素。考虑到他们的研究已经赢得了该领域其他人的赞扬,包括雅各布·杜兰特,他管理着一个专注于计算机辅助药物设计在匹兹堡大学。

“这项工作真的很了不起,”他说告诉《卫报》

“要对超过1亿种化合物的抗生素活性进行物理测试是不可能的,”他继续说。“考虑到典型的药物开发成本,无论是时间还是金钱,任何能够加速早期药物发现的方法都有可能产生巨大影响。”

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