ИИ-модель SyntheMol разработала новые молекулы для борьбы с супербактериями

Исследователи из Университета Макмастера и Стэнфордского университета создали новую генеративную модель искусственного интеллекта, способную спроектировать миллиарды новых молекул-антибиотиков, которые будут недорогими и простыми для синтеза в лаборатории.

Распространение устойчивых к лекарствам бактерий требует срочной разработки новых антибиотиков. Современные методы ИИ имеют ограничения в поиске перспективных соединений, особенно когда необходимо также найти способы их производства и тестирования.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Machine Intelligence, учёные представили генеративную модель ИИ SyntheMol. Она предназначена для разработки новых антибиотиков против Acinetobacter baumannii — бактерии, которую ВОЗ считает одной из самых опасных в мире из-за её устойчивости к антибиотикам.

A. baumannii вызывает пневмонию, менингит и инфицирование ран, что может привести к летальному исходу. Вариантов лечения практически не осталось.

"Антибиотики — уникальное лекарство. Как только мы начинаем применять их в клинике, мы запускаем таймер до того момента, когда препараты станут неэффективными, потому что бактерии быстро эволюционируют, чтобы противостоять им", — говорит ведущий автор работы Джонатан Стоукс.

"Нам нужен надёжный конвейер по созданию антибиотиков, и мы должны открывать их быстро и дёшево. Именно здесь искусственный интеллект играет решающую роль".

Как работает SyntheMol

• Модель использует библиотеку из 132 000 молекулярных фрагментов, которые, как детали Lego, можно комбинировать.
• Эти фрагменты были сопоставлены с набором из 13 химических реакций, что позволило определить 30 миллиардов двусторонних комбинаций для создания молекул с наиболее перспективными антибактериальными свойствами.
• Каждая спроектированная молекула затем проверялась другой моделью ИИ, обученной предсказывать токсичность.

Результат

Процесс позволил получить шесть молекул, которые демонстрируют мощную антибактериальную активность против A. baumannii и при этом нетоксичны.

"SyntheMol не только проектирует новые молекулы-кандидаты в лекарства, но и генерирует рецепт того, как синтезировать каждую новую молекулу. Генерация таких рецептов — это новый подход и переломный момент, потому что химики не знают, как создавать молекулы, спроектированные ИИ", — говорит соавтор работы Джеймс Зоу.