Распространение по всему миру бактерий, устойчивых к лекарствам, вызвало острую потребность в новых антибиотиках, но даже современные методы искусственного интеллекта не позволяют выделить перспективные химические соединения, особенно когда исследователи должны также найти способы производства этих новых лекарств, управляемых искусственным интеллектом, и протестировать их в лаборатории.

В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Machine Intelligence, ученые сообщают, что разработали новую генеративную модель ИИ под названием SyntheMol, которая может разрабатывать новые антибиотики, чтобы остановить распространение Acinetobacter baumannii, которую Всемирная организация здравоохранения определила как одну из самых опасных в мире бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Как известно, A. baumannii трудно искоренить, она может вызывать пневмонию, менингит и инфицировать раны, что может привести к смерти. Исследователи говорят, что вариантов лечения остается немного.

Антибиотики — уникальное лекарство. Как только мы начинаем применять их в клинике, мы запускаем таймер до того, как лекарства станут неэффективными, потому что бактерии быстро эволюционируют, чтобы сопротивляться им, — говорит Джонатан Стокс (на фото), ведущий автор статьи и доцент кафедры биомедицины и биохимии Макмастера, который проводил работу вместе с Джеймсом Зоу, доцентом кафедры биомедицинских данных в Стэнфордском университете.

Нам нужен надежный конвейер антибиотиков, и мы должны открывать их быстро и недорого. Именно здесь искусственный интеллект играет решающую роль.

Исследователи разработали генеративную модель для быстрого и дешевого доступа к десяткам миллиардов перспективных молекул.

Они взяли за основу библиотеку из 132 000 молекулярных фрагментов, которые подходят друг к другу, как детали Lego, но все они очень разные по своей природе. Затем они сопоставили эти молекулярные фрагменты с набором из 13 химических реакций, что позволило им определить 30 миллиардов двусторонних комбинаций фрагментов для создания новых молекул с наиболее перспективными антибактериальными свойствами.

Каждая из молекул, созданных с помощью этой модели, была в свою очередь пропущена через другую модель искусственного интеллекта, обученную предсказывать токсичность. В результате было получено шесть молекул, которые проявляют мощную антибактериальную активность против A. baumannii и при этом нетоксичны.

Synthemol не только разрабатывает новые молекулы, которые являются перспективными кандидатами в лекарственные препараты, но и генерирует рецепт, как сделать каждую новую молекулу. Генерирование таких рецептов — это новый подход, который изменит ситуацию, поскольку химики не знают, как создавать молекулы, разработанные искусственным интеллектом, — заключает Цзоу, соавтор статьи.