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原文作者:BBC News
科学家们首次使用人工智能(AI)来发现一种新型抗生素,以对抗一种对现有药物产生耐药性的“超级细菌”。
麻省理工学院(MIT)的研究人员表示,人工智能工具极大地加速了他们筛选新化合物的过程,传统上这可能需要数年时间。
他们利用深度学习模型来预测哪些化学物质可能具有抗菌特性。
研究人员利用AI工具成功鉴定出一种名为“阿布卡辛”(abaucin)的化合物,它能有效对抗鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)——一种对多种药物具有耐药性的危险细菌,通常在医院中传播。
AI如何帮助识别抗生素
该团队首先对AI模型进行了训练,使其能够识别一组已知具有抗菌活性的分子结构。随后,他们让AI筛选了超过6,000种化合物的数字库。
在AI的帮助下,研究人员能够将注意力集中在少数最有希望的化合物上,然后进行实验室测试。
在筛选过程中,AI识别出了鲍曼不动杆菌的一种特定化学结构,这种结构是有效抑制细菌生长的关键。
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的Regina Barzilay教授说:“我们只测试了不到250种化合物,就找到了阿布卡辛。”
她补充说,如果没有AI的帮助,要筛选出这种化合物可能需要数月甚至数年的时间。
鲍曼不动杆菌已被世界卫生组织(WHO)列为“需要关注”的病原体,因为它在对现有抗生素产生耐药性方面表现突出,尤其是在重症监护室(ICU)等环境。
研究人员指出,AI的优势在于它能以人类难以企及的速度和规模处理数据,并能发现传统化学家可能忽略的化合物。
他们还发现,阿布卡辛似乎具有一种不同于现有抗生素的作用机制,这使其在对抗耐药菌株方面更有效力。
全球抗生素耐药性危机
抗生素耐药性已成为全球公共卫生的主要威胁之一。英国政府的一项调查显示,每年因耐药性感染而死亡的人数已超过70万,且这一数字预计将在2050年达到1000万,超过癌症死亡人数。
发现新型抗生素的过程极其耗时且成本高昂,这也是为什么近几十年来新药的开发进展缓慢的原因之一。
麻省理工学院和波士顿儿童医院的团队希望这项技术能为未来新药的发现提供蓝图。
麻省理工学院的James Collins教授解释道:“这项工作展示了人工智能在加速新抗生素的发现方面具有巨大潜力。它不仅能识别新的抗生素,还能帮助我们理解它们的作用机制。”
科学家们目前正在利用类似的方法探索针对其他类型的耐药细菌的潜在新疗法。
这项研究发表在《自然化学生物学》(Nature Chemical Biology)杂志上,标志着药物发现领域的一个重要里程碑。
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