Naukowcy ze Stanford Medicine i Uniwersytetu McMaster dokonali przełomu, opracowując nowy model sztucznej inteligencji, SyntheMol, który ma potencjał generowania nowych antybiotyków w celu zwalczania globalnego kryzysu związanego z bakteriami odpornymi na antybiotyki. W obliczu corocznie odnotowywanych prawie 5 milionów zgonów z powodu oporności na antybiotyki, innowacyjne podejście SyntheMol stanowi promyk nadziei w poszukiwaniach skutecznych terapii przeciwko złośliwym szczepom bakterii, takim jak Acinetobacter baumannii.
Model AI SyntheMol znajduje się na czele znaczącego przełomu w naukach medycznych, oferując nową metodę projektowania antybiotyków skierowanych przeciwko bakteriom odpornym na leki. W opublikowanym 22 marca badaniu w czasopiśmie Nature Machine Intelligence, zespół naukowców opisał, jak dzięki SyntheMol stworzono struktury i chemiczne receptury sześciu nowatorskich leków mających na celu zwalczenie odpornych szczepów Acinetobacter baumannii, jednego z głównych patogenów odpowiadających za związane z antybiotykooopornością zgony.
Badanie to otwiera nowe horyzonty w rozwoju antybiotyków, wykorzystując sztuczną inteligencję do generowania struktur molekularnych, które mogą być syntetyzowane w laboratorium. Przed pojawieniem się generatywnej AI, badacze stosowali różne podejścia obliczeniowe do rozwoju antybiotyków, przeglądając istniejące biblioteki leków w poszukiwaniu związków najbardziej prawdopodobnie działających przeciwko danemu patogenowi. Teraz, z SyntheMol, przestrzeń chemiczna zostaje jeszcze bardziej rozszerzona, oferując nadzieję na nowe antybiotyki.
Generatywna AI, z tendencją do „hallucynacji”, czyli tworzenia odpowiedzi z niczego, może okazać się boonem w odkrywaniu nowych leków. SyntheMol, zabezpieczony odpowiednimi ograniczeniami, generuje nie tylko końcowy związek, ale również kroki prowadzące do jego syntezowania, dając badaczom zestaw receptur do produkcji leków.
W ciągu zaledwie dziewięciu godzin, SyntheMol wygenerował około 25 000 potencjalnych antybiotyków i receptury ich wytwarzania. Następnie, aby zapobiec szybkiemu rozwojowi oporności bakterii na nowe związki, naukowcy przefiltrowali wygenerowane związki, wybierając te, które różnią się od istniejących leków.
Zespół naukowców wybrał 70 związków o najwyższym potencjale zabijania bakterii i współpracował z ukraińską firmą chemiczną Enamine w celu ich syntezy. Firma ta skutecznie wyprodukowała 58 z tych związków, z których sześć zabijało odporny szczep A. baumannii w testach laboratoryjnych. Te nowe związki wykazały również aktywność przeciwbakteryjną przeciwko innym rodzajom bakterii podatnych na oporność na antybiotyki, w tym E. coli, Klebsiella pneumoniae i MRSA.
Naukowcy dalej testowali dwa z sześciu związków pod kątem toksyczności u myszy, gdyż pozostałe cztery nie rozpuszczały się w wodzie. Testowane związki okazały się bezpieczne; kolejnym krokiem będzie testowanie leków na myszach zakażonych A. baumannii, aby sprawdzić, czy działają w żywym organizmie.
Badanie to otwiera drzwi do całkowicie nowej przestrzeni chemicznej i może dostarczyć ogólnych zasad dotyczących rozwoju innych antybiotyków. Zou i Swanson nadal doskonalą SyntheMol i rozszerzają jego zastosowanie, współpracując z innymi grupami badawczymi w celu wykorzystania modelu do odkrywania leków na choroby serca oraz tworzenia nowych molekuł fluorescencyjnych do badań laboratoryjnych.
Badanie to zostało sfinansowane przez Weston Family Foundation, David Braley Centre for Antibiotic Discovery, Canadian Institutes of Health Research, M. and M. Heersink, Chan-Zuckerberg Biohub oraz stypendium Knight-Hennessy.
źródło: https://med.stanford.edu/
