Ученые из Массачусетского технологического института сообщили о создании с помощью искусственного интеллекта двух новых потенциальных антибиотиков, способных уничтожать устойчивые к лекарствам штаммы гонореи и MRSA (метициллин-резистентный золотистый стафилококк). Эти препараты были спроектированы буквально «атом за атомом» и продемонстрировали эффективность как в лабораторных исследованиях, так и в экспериментах на животных. Несмотря на обнадеживающие результаты, их внедрение в медицинскую практику пока далеко — впереди годы доработок и клинических испытаний.
ИИ в медицине
Команда MIT считает, что искусственный интеллект способен открыть «второй золотой век» в разработке антибиотиков. Сегодня проблема устойчивости бактерий к существующим препаратам стоит особенно остро: инфекции, которые не поддаются лечению, ежегодно уносят более миллиона жизней. Чрезмерное и неправильное использование антибиотиков способствовало тому, что бактерии эволюционировали, вырабатывая устойчивость к ним, а новых препаратов за последние десятилетия появлялось крайне мало.
До этого ИИ применяли в основном для поиска перспективных кандидатов среди уже известных химических соединений. Теперь же ученые пошли дальше — они использовали генеративные алгоритмы для проектирования молекул с нуля, ориентируясь на борьбу именно с гонореей и MRSA. В рамках исследования, опубликованного в журнале Cell, система проанализировала 36 миллионов соединений, включая те, которые еще не существуют в природе.
Модель обучали, показывая ей структуры известных веществ и данные о том, как они влияют на различные виды бактерий. ИИ изучал взаимосвязь между молекулярным строением и воздействием на микроорганизмы, а затем создавал новые варианты. Была опробована двойная стратегия: в одном случае ИИ начинал с поиска подходящих фрагментов молекул размером от 8 до 19 атомов и постепенно их дорабатывал, в другом — получал полную свободу для генерации.
Важным этапом было исключение соединений, похожих на уже существующие антибиотики, а также потенциально токсичных для человека или непригодных для медицинского применения. После синтеза выбранных кандидатов их протестировали на культурах бактерий и зараженных мышах, что позволило выделить два наиболее перспективных препарата.
Профессор Джеймс Коллинз из MIT отметил, что это первый случай, когда генеративный искусственный интеллект успешно спроектировал принципиально новые антибиотики. По его словам, такие технологии позволяют быстро и относительно дешево находить новые молекулы, расширяя арсенал медицины в борьбе с резистентными инфекциями.
Тем не менее, впереди еще значительная работа: потребуется от одного до двух лет на оптимизацию соединений, прежде чем они смогут пройти многоступенчатые клинические испытания. Эксперты подчеркивают, что несмотря на огромный потенциал ИИ в разработке лекарств, проверка их безопасности и эффективности остается сложным и дорогостоящим процессом, без гарантий коммерческого успеха.
Отдельная проблема связана экономическим фактором — новые антибиотики, вопреки своей важности, не всегда выгодны фармкомпаниям, поскольку для предотвращения устойчивости их следует использовать как можно реже, что снижает коммерческую привлекательность разработки.