ИИ нашел почти миллион новых антибиотиков, поражающих устойчивые бактерии
Устойчивость к противомикробным препаратам возникает, когда микробы, вызывающие инфекции — бактерии, вирусы или грибки — мутируют и находят способы защищаться от лекарств, используемых при лечения. Таких микробов становится все больше.
Но есть хорошая новость. Она связана с проектом международной группы ученых по созданию принципиально новых противомикробных препаратов с помощью машинного обучения.
Результаты работы опубликованы в журнале Cell.
Как бактерии сражаются друг с другом
В исследовании использовалась ИИ-модель для поиска потенциальных антибиотиков в огромной базе данных микробов, обитающих в самых разных средах — почве, океане, кишечнике человека и животных.
«Бактерии постоянно сражаются друг с другом, используя особые боевые инструменты, так называемые пептиды, которыми бактерии "стреляют" друг в друга», — говорит Себастьян Хиллер, биолог из Базельского университета в Швейцарии, который не принимал участия в исследовании.
При удачном «выстреле» мембрана атакованной бактерии разрушается, и она погибает. Модель ИИ проанализировала миллиарды потенциальных белковых последовательностей и выбрала лучших кандидатов с предсказанным противомикробным действием.
Всего было выбрано 863 498 новых антимикробных пептидов, более 90% из которых ранее не были описаны.
Чтобы выяснить, какие из этих пептидов могут быть полезны в качестве антибиотиков, исследователи синтезировали 100 пептидов и протестировали их против 11 болезнетворных бактериальных штаммов в лаборатории. Ученые обнаружили, что 79 пептидов успешно разрушают бактериальные мембраны, причем 63 пептида нацелены на устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как кишечная палочка (Escherichia coli) и золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus).
Затем исследователи протестировали новые соединения на мышах с инфицированными абсцессами кожи. В этом случае только 3 пептида показали антимикробное действие. Это значит, что в живом организме не все пептиды работают, как в лаборатории, но некоторые из них — работают.
Авторы опубликовали весь свой набор данных в открытом доступе, что позволяет другим ученым исследовать любые из найденных пептидов и разработать антибиотики с учетом конкретных целей.
Хиллар считает, что «исследование является доказательством того, что мы можем с оптимизмом относиться к устойчивости микробов к лекарствам», у нас есть, что им противопоставить.