Уловка-22 — логическая коллизия, состоящая в том, что попытка соблюдения правила автоматически означает его нарушение

Уловка-22 — логическая коллизия, состоящая в том, что попытка соблюдения правила автоматически означает его нарушение ? Примерно такая ситуация складывается с разработкой новых антибиотиков...

Правда, создавать их мало кто хочет: RnD антибиотика de novo по цене будет стоить как лекарство от рака. Но если онкопрепарат принимают месяцами, то антибиотик — наоборот, краткосрочно, а в наши дни клиницисты и вовсе стараются их не прописывать. ?Финансовые стимулы для фармы отсутствуют, новых групп антибиотиков нет уже десятилетия. Между тем, резистентность распространяется, и к 2050 приведет к 10 млн смертей в год.

Возможно всё исправит ИИ?! Именно так предположил Джеймс Коллинз из MIT. Его группа открыла проект Antibiotic-AI, став искать антимикробные препараты с помощью искусственного интеллекта, который, по задумке лаборатории Коллинза, должен снова сделать RnD антибиотиков быстрым и привлекательным.

И в 2020 году ученые удивили. Коллинз с коллегами применяли модель Chemprop, оперирующую представлением веществ в виде молекулярных графов. Нейросеть предсказывала ингибирующее действие молекул на кишечную палочку. В результате скрининга библиотеки из 6 тыс. всяких разных лекарств неожиданную антимикробную активность продемонстрировало вещество SU-3327 — в прошлом неудачный антидиабетический препарат. Разработчики переименовали его в галицин в честь ИИ из фильма Кубрика «Космическая одиссея 2001 года». В опытах на мышах галицин показал бактерицидное действие на широкий спектр патогенов. Кстати: такой подход, когда старому лекарству находят другое применение, называется repurposing, а пример с галицином приводится теперь на любой лекции про графовые нейросети (GNN).

25 мая 2023 года вышла еще одна статья лаборатории, где предложили следующий антибиотик — абауцин. Он направлен против супербактерии Acinetobacter baumannii, которая ответственна за внутрибольничную пневмонию и менингит. Уже существуют штаммы, устойчивые почти ко всем антибиотикам. Группа Коллинза подействовала in vitro 7500 соединений на микроба и на этих экспериментальных данных учила нейросетку. А потом проверили 6800 других структур. Буквально за несколько часов алгоритм классифицировал неизвестные молекулы, сузив выборку до 240 антибиотиков, которые затем тестировали в мокрой лабе. Найденный в итоге абауцин разрушает мембрану ацинетобактера, вмешиваясь в транспорт липопротеинов, при этом практически не задевая здоровую микробиоту.

Наконец, в декабре прошлого года команда представила антибиотик, уничтожающий метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), который вызывает смертельно опасные инфекции. В отличие от предыдущих исследований они использовали так называемый объяснимый ИИ (XAI), чтобы приоткрыть «черный ящик» работы нейросетей и понять, на каком основании ИИ принимает решения. Это нужно, чтобы еще улучшить предсказания. Проверив экспериментально 39 тыс. соединений на антибиотическую активность и цитотоксичность, специалисты обучили ансамбли GNN для прогнозирования этих же свойств у 12 млн молекул! Удалось отобрать 280 соединений, 2 из которых оказались перспективными кандидатами в антибиотики: они убивали стафилококка, разрушая его мембранный потенциал. Важно, что нашли не отдельные интересные молекулы, а принципиально новый структурный класс!

Конечная миссия проекта Antibiotic-AI — за 7 лет открыть 7 антибиотиков, поэтому следим за их прорывами. Вот так ИИ помогает путешествовать по химическому пространству и делать драг дискавери ?

Источник: vk.com

Комментарии: