Искусственный интеллект обнаружил почти миллион потенциальных антибиотиков в глобальном микробиоме
Новое исследование, проведенное учеными из Perelman School of Medicine при Университете Пенсильвании, показывает, что открытие антибиотиков на основе природных соединений вступает в новую эру благодаря искусственному интеллекту (ИИ).
В работе "Discovery of antimicrobial peptides in the global microbiome with machine learning", опубликованной в журнале Cell, исследователи использовали машинное обучение для поиска антибиотиков в обширном наборе данных, содержащем записанные геномы десятков тысяч бактерий и других примитивных организмов.
Ключевые результаты:
- Анализ охватил 87 920 геномов отдельных микробов и 63 410 метагеномов из образцов окружающей среды со всего мира.
- ИИ идентифицировал 863 498 кандидатов в антимикробные пептиды, более 90% из которых ранее не были описаны.
- Из 100 синтезированных и протестированных пептидов 63 полностью подавили рост как минимум одного из 11 тестируемых патогенных штаммов, включая устойчивые к антибиотикам штаммы E. coli и Staphylococcus aureus. Некоторые были эффективны в очень низких дозах.
- В доклинических моделях на животных некоторые соединения успешно останавливали инфекции. Анализ показал, что многие кандидаты разрушают бактерии, нарушая их внешние защитные мембраны.
- Соединения происходят от микробов из самых разных сред: человеческой слюны, кишечника свиней, почвы, растений, кораллов и других наземных и морских организмов.
Значение и перспективы:
Как отметил соавтор исследования Сесар де ла Фуэнте: "ИИ в открытии антибиотиков теперь стал реальностью и значительно ускорил нашу способность обнаруживать новые кандидаты в лекарства. То, что раньше занимало годы, теперь можно достичь за часы с помощью компьютеров".
Исследователи создали открытый репозиторий предполагаемых антимикробных последовательностей AMPSphere, свободно доступный для научного сообщества. Работа демонстрирует мощь ИИ для открытия новых антибиотиков и знаменует начало перспективной новой эры в этой области.