人工智能新突破，可以找到殺死細(xì)菌的分子

（文章來源：教育新聞網(wǎng)）

抗生素藥物已經(jīng)存在了不到一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，但是近幾十年來，耐藥細(xì)菌菌株的出現(xiàn)和臨床新抗生素的匱乏威脅到了我們應(yīng)對致命感染的能力。研究人員說，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，他們已經(jīng)確定了幾種可能是有效抗生素的分子專家稱贊這種計(jì)算方法，但表示這些化合物不太可能成為我們需要的藥物。

由于細(xì)菌已經(jīng)對某些最常見的抗生素產(chǎn)生了抗藥性，因此科學(xué)家希望找到可以以新方式殺死微生物的分子或結(jié)構(gòu)特征。麻省理工學(xué)院的計(jì)算化學(xué)家Regina Barzilay和生物工程師James J. Collins及其同事共同努力，設(shè)計(jì)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法來尋找新的抗生素。他們訓(xùn)練了算法，以識別不同分子(不僅是抗生素)的結(jié)構(gòu)特征，并預(yù)測給定的結(jié)構(gòu)是否會抑制大腸桿菌的生長。

研究人員首先在“藥物再利用中心”上放寬了模型，該數(shù)據(jù)庫包含約6,000種已知對多種疾病有用的分子。一種化合物具有預(yù)測的對大腸桿菌的抗菌活性，預(yù)測的毒性低，與已知的抗生素不同，并且在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過驗(yàn)證可以抑制大腸桿菌的生長。該分子稱為SU3327，是c-Jun N端激酶的抑制劑，該酶是癌癥和其他疾病的靶標(biāo)。

該小組在電影2001年：太空漫游中向計(jì)算機(jī)HAL致敬，將分子更名為halicin。。2017年一項(xiàng)尚未發(fā)表的研究也鑒定了該分子的抗生素活性，但由于與美國食品和藥物管理局已經(jīng)在評估的化合物相似，這些研究人員選擇不采用該分子。麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)廣泛研究所的喬納森·斯托克斯(Jonathan M.Stokes)是這項(xiàng)新研究的合著者，他說該小組直到3月2日才意識到2017年的研究。

在這項(xiàng)新研究中，隨后的實(shí)驗(yàn)室測試表明該分子可以殺死許多耐藥細(xì)菌。研究人員認(rèn)為，它通過破壞質(zhì)子穿過細(xì)胞膜的運(yùn)動，破壞微生物移動或存儲能量的能力來殺死細(xì)菌。在小鼠中，用halicin治療鮑曼不動桿菌感染的皮膚傷口和艱難梭菌腸道感染。

該小組還使用他們的機(jī)器學(xué)習(xí)算法從ZINC15數(shù)據(jù)庫中搜索了1億個(gè)分子，發(fā)現(xiàn)了8種潛在的抗生素，包括ZINC000100032716，但沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試。

結(jié)果表明：“約翰·開普勒大學(xué)AI藥物發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人GünterKlambauer說：“當(dāng)熟練的從業(yè)者和機(jī)器學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)一起工作時(shí)，可以取得多少成就。”但他批評該小組僅對幾千個(gè)分子進(jìn)行算法訓(xùn)練，并僅尋找一些生物學(xué)效應(yīng)，他說，通過考慮多種效應(yīng)的更廣泛的訓(xùn)練，該模型可能會更強(qiáng)大。
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