Десятки миллионов вариантов: ИИ помог сгенерировать молекулы для борьбы с опасными инфекциями

В Массачусетском технологическом институте (MIT) исследователи, используя возможности ИИ, создали 2 инновационных класса антибактериальных препаратов. Они успешно борются с резистентными к терапии штаммами гонореи и метициллин-резистентного золотистого стафилококка. Данные патогены являются возбудителями сложных инфекций, которые всё труднее лечить существующими методами. Ежегодно около 5 млн человек в мире умирают от инфекций, вызванных устойчивыми к лекарствам бактериями.

Для открытия новых молекул, обладающих антимикробной активностью, учёные применили алгоритмы машинного обучения. Этими алгоритмами было сгенерировано и оценено более 36 миллионов потенциальных соединений. Значительная часть этих соединений ранее не существовала в природе и отсутствовала в известных химических каталогах. После ряда этапов отбора и лабораторных испытаний были идентифицированы перспективные вещества, отличные по структуре от известных антибиотиков. Их действие основано на новых механизмах, а именно, на разрушении клеточных стенок бактерий.

На первом этапе исследований специалисты сосредоточились на борьбе с гонококком. Алгоритмы обработки данных проанализировали приблизительно 45 миллионов химических фрагментов и выбрали 1 миллион, обладающих потенциальной активностью и безопасностью для человеческих клеток. Из этой массы был выделен основной фрагмент F1, который стал основой для разработки нейросетью 7 млн новых молекул. После компьютерного анализа и отбора, были синтезированы 2 молекулы. Одна из них, получившая название NG1, продемонстрировала высокий уровень эффективности в уничтожении гонококков в лабораторных условиях и на модели инфекции у мышей. Дальнейшие исследования выявили новую белковую мишень LptA, участвующую в процессе формирования наружной мембраны бактерии.

В рамках второго направления исследования, алгоритмам не задавались какие-либо ограничения, за исключением базовых химических принципов. Они сгенерировали более 29 миллионов молекулярных структур, нацеленных на золотистый стафилококк. Из числа отобранных кандидатов удалось синтезировать 22, шесть из которых продемонстрировали выраженную антибактериальную активность в лабораторных тестах. Наиболее эффективный препарат, DN1, показал способность элиминировать инфекцию MRSA на кожных покровах у мышей.

По заявлению профессора Джеймса Коллинза, руководителя проекта, ИИ позволяет выйти за рамки традиционных химических библиотек и обнаруживать принципиально новые стратегии борьбы с бактериальными инфекциями. Это особенно актуально, учитывая, что FDA одобрило лишь небольшое количество антибиотиков за последние полвека, и почти все они являются производными от уже существующих.

В настоящее время некоммерческая организация Phare Bio совместно с MIT занимается модификацией NG1 и DN1 для проведения дальнейших доклинических исследований. Ученые планируют использовать разработанную платформу для поиска антибактериальных препаратов против других опасных патогенов, включая возбудителей туберкулеза и синегнойной инфекции, сообщает ixbt.com.

Обратите внимание: "Вы авторизовались на сайте Госуслуг": так действует новая схема мошенников