美利用人工智能發(fā)現(xiàn)新型抗生素 可以殺滅多種致病細(xì)菌

美國科研團(tuán)隊(duì)最近利用人工智能技術(shù)發(fā)現(xiàn)一種新型抗生素，它可以殺滅多種致病細(xì)菌，包括一些對(duì)所有已知抗生素都具耐藥性的細(xì)菌菌株。

發(fā)表在最新一期美國《細(xì)胞》雜志上的這項(xiàng)研究顯示，在培養(yǎng)皿中，這種抗生素分子可殺滅除綠膿桿菌之外的數(shù)十種細(xì)菌菌株，其中包括艱難梭菌、鮑氏不動(dòng)桿菌和結(jié)核桿菌等耐藥性較強(qiáng)的細(xì)菌。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，它也有效清除了小鼠體內(nèi)的耐藥性細(xì)菌。

美國麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可自動(dòng)學(xué)習(xí)分子結(jié)構(gòu)并預(yù)測其性能。研究人員通過這種算法尋找使分子有效殺滅大腸桿菌的化學(xué)特征，訓(xùn)練材料為約1700種美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)的藥物和800種生物活性不同的天然化合物。

接下來，研究人員利用訓(xùn)練好的算法對(duì)美國布羅德研究所藥物再利用中心的約6000種化合物進(jìn)行篩查，從中挑選出了一種具有強(qiáng)大抗菌活性的分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與所有已知抗生素都不同。研究人員還發(fā)現(xiàn)，該分子對(duì)人體細(xì)胞的毒性可能也比較小。

研究人員用這種分子治療感染了鮑氏不動(dòng)桿菌的小鼠，結(jié)果顯示，24小時(shí)內(nèi)小鼠體內(nèi)這種耐藥性細(xì)菌被完全清除。研究人員還發(fā)現(xiàn)，連續(xù)30天使用這種分子未使大腸桿菌對(duì)它產(chǎn)生耐藥性。相比而言，大腸桿菌在1到3天內(nèi)就對(duì)常用抗生素環(huán)丙沙星產(chǎn)生耐藥性。

麻省理工學(xué)院電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授雷吉娜·巴爾齊萊說，這種機(jī)器學(xué)習(xí)模型在計(jì)算機(jī)中探索化學(xué)結(jié)構(gòu)，具有成本低、時(shí)間短、范圍廣等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法無法實(shí)現(xiàn)的。

研究團(tuán)隊(duì)還利用這一模型對(duì)數(shù)據(jù)庫中超過1億個(gè)分子進(jìn)行篩查，僅3天就找到23個(gè)與現(xiàn)有抗生素結(jié)構(gòu)不同的候選化合物，其中8個(gè)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)5種細(xì)菌有抗菌活性。研究人員說，未來這一模型還有望用于設(shè)計(jì)新型抗生素和優(yōu)化現(xiàn)有的分子，如可設(shè)計(jì)靶向特定細(xì)菌，而不殺滅其他有益細(xì)菌的抗生素。