AI показва потенциал срещу резистентни бактерии

Супермикробите, противопоставящи се на медикаментите, постоянно са представяни като месоядни чудовища във филми и научна фантастика, само че битката в действителния свят против резистентните бактерии се развива бързо с помощта на развиването на изкуствения разсъдък и машинното образование.

През октомври Световната здравна организация предизвести, че устойчивостта към антибиотици нараства с до 15 % годишно сред 2018 година 2023 против антибиотици, следени в изследване. През 2023 година една на всеки шест постоянно срещани бактериални инфекции при хора по света не са били лекувани с антибиотици, сподели СЗО. Например лекарствената устойчивост към салмонела „ провокира възходящо безпокойствие “, най-много заради антибиотиците, употребявани при животни. Инфекциите, устойчиви на антибиотици, могат да бъдат съдбовни в 15 до 20 % от случаите и в даже по-висок % за хората, живеещи с ХИВ, сподели СЗО.

Притесненията по отношение на антимикробната устойчивост съществуват от десетилетия, само че проблемите набъбнаха по време на пандемията Covid-19. Американските центрове за надзор и предварителна защита на болесттите споделят, че резистентните към антибиотици инфекции в лечебните заведения са скочили с 20 % по време на пандемията, защото коронавирусът натоварва лечебните заведения. Трябва да се означи, че тези инфекции остават високи с отслабването на пандемията. През 2022 година равнищата на съвсем всички инфекции останаха над равнищата отпреди пандемията.

С напредването на тези супербактерии антибиотиците, нужни за унищожаването им, би трябвало да се върнат. С утежняването на пандемията през 2020 година някои учени се обърнаха към принадлежности за машинно образование, с цел да проектират и разработят антибиотици. Техният план, наименуван Phare Bio, започва с финансиране от държавното управление на Съединени американски щати и безплатна помощ от филантропския отдел на Гугъл.

Тази година откривателите оповестиха, че са проектирали два антибиотика за гонене на супербактерии. AI комбинира милиони химически фрагменти и съпостави резултатите с два, които се оказаха сполучливи против гонорея и метицилин-резистентен Staphylococcus aureus (MRSA), една от най-страшните супербактерии.

Джеймс Колинс, шеф на плана Antibiotics-AI в Масачузетския софтуерен институт и съосновател на Phare Bio, споделя, че резултатите са вълнуващи. „ В момента [AI] моделите се оправят сносно в проектирането на съединения, които могат да нападат в петриево ястие “, споделя той. „ Сега работим за рационализиране на AI, с цел да позволим по-добре in vivo ефикасността при животни и вероятно при хора. “ Следващата стъпка е да имаме мощни претенденти за медикаменти, които биха могли да преминат в регулаторни изпитвания, споделя той. " Опитваме се да комерсиализираме това. Търсим вложители. "

В продължение на повече от десетилетие изкуственият разсъдък се преглежда като инструмент с капацитет да понижи трагично времето и разноските за създаване на нови медикаменти. В резултат на това фармацевтичните компании са хвърлили милиарди долари в AI технологията. Но до момента не е имало утвърдени медикаменти, открити от AI. Колинс признава, че изкуственият разсъдък може да играе значима роля в развиването, само че към момента не е задвижил лекарство в действителния свят, способно да се оправя със супербактериите.

Секторът на антибиотиците се бори с друго затруднение: неналичието на финансиране. Докато вложителите са наливали милиарди в разкриване на медикаменти, задвижвани от AI, те заобикалят да финансират антибиотици. Тези медикаменти нормално се продават на ниска цена. Освен това антибиотиците могат да бъдат отсрочени, тъй като учените се тормозят, че внедряването на нови лекувания прекомерно скоро може да форсира устойчивостта. Потенциалните медикаменти могат да бъдат арестувани като последна мярка, нанасяйки удар върху комерсиалните им вероятности. Все отново откривателите не престават напред.

Друг метод, по който машинното образование е приложено в битката против супербактериите, е секвенирането на генома, което включва четене на милиарди букви от генетичен код. Тази година двама откриватели от университета " Рокфелер " в Ню Йорк, Ян Буриан и Шон Брейди, използваха принадлежности за машинно образование, с цел да открият стотици нови бактериални геноми, които биха могли да се употребяват за битка със супербактериите.

Повечето бактерии не се развъждат в петриево ястие, което лимитира разбирането и капацитета за създаване на нови медикаменти. Но с новите принадлежности за машинно образование за генетично секвениране учените се пробват да запълнят празнините.

С инструментите за секвениране от Oxford Nanopore от Обединеното кралство откривателите на Рокфелер проведоха фрагменти от бактериална ДНК в дълги сектори, с цел да могат да бъдат разчетени по-лесно. Брейди съпоставя плана с пъзел: по-лесно е да се сглоби пъзел от 10 огромни части, в сравнение с 1 милион дребни части, споделя той. 

С тази декодирана информация откривателите идентифицираха два обещаващи нови антибиотика за атакуване на стафилококови инфекции и пагубни бактерии в лечебните заведения. „ Ако просто стъпите на нечистотия на открито, вие стъпвате върху хиляди бактерии, които могат да създадат животоспасяващи медикаменти “, споделя Брейди. Традиционните подходи към антибиотиците са мудни, само че машинното образование може да помогне да се планува какъв тип молекули да се създадат, „ декодирайки природата, само че [с] модерни принадлежности, които съществуват “. 

Пазарът на устройствата за генетично секвениране на Oxford Nanopore се охлади, защото биотехнологичните бизнеси се сблъскаха със лични проблеми и бюджетите на университетите се стегнаха.

Брейди повтаря опасенията по отношение на финансирането. „ Има просто нулев финансов интерес и това е най-тъжното нещо в света през днешния ден. “

Той приветства Фондация Гейтс, която тази година си партнира с други филантропски организации, с цел да влага 50 милиона $ за битка с антимикробната устойчивост. Но повече вложители би трябвало да гледат на антибиотичните решения като на достижение за цялостен живот, което в последна сметка може да избави милиони животи, споделя той. „ Това просто не се тласка напред, тъй като сме прекомерно евтини, с цел да го създадем като общество “, прибавя Брейди.