Исследователи из MIT обучили нейросеть на датасете фармацевтических соединений. Модель распознала молекулы, который убивают одни из самых опасных бактерий. Лекарство действует иначе, чем существующие антибактериальные медикаменты. На текущий момент это первый случай, когда алгоритм машинного обучения открыл лекарство. Эксперименты показали, что предложенный антибиотик избавился от ряда устойчивым к антибиотикам бактериям, включая Acinetobacter baumannii и Enterobacteriaceae. Эти бактерии являются двумя из трех наиболее приоритетных патогенов, по версии World Health Organization.
Устойчивость к антибиотикам появляется, когда бактерия мутирует и эволюционирует, чтобы обойти механизмы, которые используют антибактериальные лекарства. Без разработки новых антибиотиков 10 миллионов людей в мире будут в зоне риска инфицирования к 2050 году.
Чтобы разработать новый антибиотик, исследователи обучили нейросеть, которая распознает молекулы, которые губительны для бактерий. Модель обучали на датасете из характеристик 2,500 лекарств и естественных соединений. В данных хранилась информация о том, как эффективно вещество блокирует распространение E coli в организме.
После того как модель обучилась на данных антибиотиков, исследователи протестировали ее на наборе из 6,000 соединения. Эти соединения активно исследуются как способы борьбы с человеческими болезнями. Вместо того что бы искать потенциальные антимикробные препараты, алгоритм фокусировался на соединениях, которые отличались от состава существующих препаратов. Такой способ обучения позволил модели не реплицировать существующих лекарства, а искать новые способы борьбы с микробами.
Халицин — это антибиотик, структуру которого предсказала нейросеть. Название лекарства вдохновлено героем фильма Космическая Одиссея Халом. Исследователи протестировали халицин на ряде устойчивым к антибиотикам инфекциям. Халицин изначально разрабатывался для лечения диабета, но не дошел до клинических испытаний.
Тесты на бактериях, собранных у пациентов, показали, что халицин убил Mycobacterium tuberculosis. Эта бактерия провоцирует туберкулез. Кроме того, халицин справился с Enterobacteriaceae, которые устойчивы к карбапенемам. Халицин также поборол инфекции Acinetobacter baumannii в мышах.
