ШІ навчився проєктувати антибіотики, здатні знищувати стійкі до ліків бактерії

Дослідники з Пенсильванського університету представили AMP-Diffusion — генеративну ШІ-модель, яка створює десятки тисяч нових антимікробних пептидів (AMP) — коротких ланцюжків амінокислот.

У тестах на тваринах найбільш перспективні молекули показали ефективність на рівні затверджених FDA препаратів, не викликаючи побічних ефектів.

Раніше команди вже використовували алгоритми для пошуку потенційних антибіотиків серед існуючих даних. Проте ця робота демонструє інше — здатність ШІ вигадувати нові ліки «з нуля».

«Природний набір варіантів обмежений. Завдяки ШІ ми можемо створювати антибіотики, яких еволюція ніколи не пробувала», — пояснив керівник дослідження Сесар де ла Фуенте.

Модель AMP-Diffusion працює за принципом дифузійних ШІ — замість передбачення наступного елемента у послідовності вона починає з «шуму» й поступово перетворює його на впорядковану структуру. У цьому випадку — на амінокислотні послідовності, що мають антибактеріальні властивості.

Важлива перевага підходу — використання ESM-2, великої мовної моделі білків від Meta, натренованої на сотнях мільйонів послідовностей. Це дозволило AMP-Diffusion швидко генерувати реалістичні сполуки-кандидати без необхідності вчитися базовій біології з нуля.

Алгоритм створив близько 50 000 молекул, після чого інша ШІ-система APEX 1.1 відфільтрувала їх за ефективністю та унікальністю. Зрештою у лабораторії синтезували 46 найкращих кандидатів, два з яких у моделях мишей показали результат, співставний із відомими антибіотиками, що застосовуються проти резистентних інфекцій.

«Ми довели, що генеративний ШІ може реально допомогти в боротьбі з антибіотикорезистентністю», — зазначив співавтор дослідження Пранамі Чаттерджі.

Подальші кроки — навчити модель створювати молекули під конкретні типи інфекцій і вдосконалювати їхні фармакологічні властивості.

Мета вчених — радикально скоротити цикл відкриття антибіотиків: від років досліджень до лічених днів.

Нагадаємо, у серпні дослідники з MIT також задіяли штучний інтелект для розробки нових антибіотиків, здатних боротися з двома складними видами резистентних бактерій.