Во обид да откријат потенцијални нови антибиотици за отпорни бактерии, истражувачи од МИТ со помош од алгоритми со вештачка интелигенција генерирале повеќе од 36 милиони можни соединенија, на кои потоа им биле проверени антимикробните својства. На големо изненадување, оние што биле издвоени како најефикасни немаат никаква сличност со сите постоечки антибиотици. Применуваат нови механизми за нарушување на мембраните на бактериските клетки.
Во фокусот биле neisseria gonorrhoeae и staphylococcus aureus (MRSA), која е отпорна на повеќе лекови, но новиот пристап ги охрабрува научниците дека ќе можат да го применат за да идентификуваат и дизајнираат соединенија активни против други видови бактерии.
Возбудени сме поради новите можности што ги отвора овој проект за развој на антибиотици. Нашата работа ја покажува моќта на вештачката интелигенција од гледна точка на дизајнирање лекови и ни овозможува да искористиме многу поголеми хемиски простори што претходно беа недостапни, вели Џејмс Колинс, професор на МИТ.
Нов тип антибиотик не е создаден речиси половина век. Американската Агенција за храна и лекови во изминатите 45 години одобрила за користење десетици нови антибиотици, но тие всушност се варијанти на постоечките. Застојот во развојот нови лекови им дава време на бактериите со мутации да ја засилат отпорноста од лековите. Се проценува дека низ светот денес има речиси 5 милиони смртни случаи предизвикани од супербактерии отпорни на лекови.
Во првата рунда од теоретските испитувања биле пребарувани постоечките бази со 45 милиони хемиски фрагменти со антимикробна активност – сите можни комбинации од 11 атоми на јаглерод, азот, кислород, флуор, хлор и сулфур. Обучени да предвидат антибактериска активност против N. gonorrhoeae, изборот бил стеснет на 4 милиони фрагменти. По отстранувањето на оние што може да бидат токсични за човечките клетки и комбинациите во веќе познатите антибиотици, останале уште 1 милион. По уште неколку елиминирачки рунди бил идентификуван фрагментот F1, за кој било заклучено дека нуди ветувачка активност против N. gonorrhoeae.
Овој фрагмент послужил како основа за генерирање сосема нови соединенија и молекули што ги нема во хемиските библиотеки. Вештачката интелигенција генерирала околу 7 милиони кандидати што содржат F1, на кои им биле проверени потенцијалните активности против гонореја. Изборот бил стеснет на околу 1.000 соединенија. Од нив, само две можеле да бидат произведени со хемиска синтеза. Теоретскиот лек NG1 се покажал многу ефикасен во убивањето на N. gonorrhoeae во лабораториски сад и кај лабораториски глувци заразени со гонореја отпорна на лекови. NG1 комуницирал со протеин LptA, со способност да ја попречува синтезата на мембраната.
Во втората рунда студии бил истражуван потенцијалот на генеративната ВИ за слободно дизајнирање молекули против грам-позитивните бактерии како S. Aureus. Без никакви ограничувања, освен општите правила за врски помеѓу атомите во молекули, моделите генерирале повеќе од 29 милиони соединенија. По филтрацијата изборот бил стеснет на 90. Тестирани биле 22, од кои 6 покажале силна антибактериска активност против MRSA во лабораториски услови. Водечкиот кандидат DN1 исчистил инфекција на кожата кај глувци.
Непрофитната организација Phare Bio, вклучена во проектот Антибиотици-ВИ, ја презеде обврската за понатамошно модифицирање на NG1 и DN1 за да ги подготви за клинички тестирања.
******
