Med den nuvarande pandemin har ett annat allvarligt hot mot folkhälsan framträtt - uppkomsten av antibiotikaresistenta "superbuggar". Så det behövs nya antibiotika, men deras utveckling tar tid. Företag IBMResearch tillämpade artificiell intelligens (AI) på denna uppgift och fick mycket snabbt två lovande nya läkemedelskandidater.
Som alla organismer utvecklas bakterier som svar på förändringar i deras miljö, så när vi pumpar våra kroppar med droger är det bara en tidsfråga innan några av dem kommer på hur de ska skydda sig själva. Med tillräcklig tid och användning av antibiotika kommer de enda mikroberna att förbli mikrober som är genetiskt resistenta mot läkemedel.
Forskare förutspår att utan nya antibiotika eller andra behandlingar år 2050, när mindre infektioner kan börja kräva upp till 10 miljoner liv per år. Att utveckla nya läkemedel tar år och innebär mycket försök och misstag. Lyckligtvis är det just den här typen av arbete som AI briljerar med, så IBM har utvecklat ett nytt system för att få ihop siffrorna åt oss.
Ett IBM-forskarteam har skapat ett artificiell intelligenssystem som utforskar hela utrymmet av möjligheter för molekylära konfigurationer mycket snabbare. Först började forskarna med en modell – en djup generativ autokodare – som i huvudsak undersöker ett antal peptidsekvenser, samlar in viktig information om deras funktioner och molekylerna de är gjorda av och letar efter likheter med andra peptider.
Sedan tillämpas ett system som kallas Controlled Latent attribute Space Sampling (CLaSS). Detta system använder de insamlade data och genererar nya peptidmolekyler med specifika önskade egenskaper. I det här fallet är det antimikrobiell effektivitet.
Men självklart är förmågan att döda bakterier inte det enda kravet för ett antibiotikum – det måste också vara säkert för mänskligt bruk och helst fungera mot en rad olika typer av bakterier. Således passerar de AI-genererade molekylerna sedan genom klassificerare för djupinlärning för att sålla bort ineffektiva eller giftiga kombinationer.
Inom 48 dagar identifierade, syntetiserade och experimenterade AI-systemet 20 nya peptidantibiotikakandidater. Särskilt två av dem visade sig vara särskilt lovande – de var mycket effektiva mot ett antal bakterier. De hade också låg toxicitet i cellkulturer och tester på möss.
De två nya antibiotikakandidaterna är intressanta nog på egen hand, men processen genom vilken de upptäcktes är det verkliga genombrottet. Att kunna utveckla och testa nya antibiotika snabbare och mer effektivt kan hjälpa till att förhindra mardrömsscenariot att gå tillbaka till antibiotikans dagar.
Läs också:
- Xiaomi köpte CVITEK, en utvecklare av artificiell intelligensteknologi
- Fem sätt artificiell intelligens kan hjälpa oss i rymdutforskning