ШІ створив нові антибіотики для резистентних інфекцій

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту задіяли штучний інтелект для розробки нових антибіотиків, здатних боротися з двома складними видами резистентних бактерій Neisseria gonorrhoeae та Staphylococcus aureus (MRSA).

Використовуючи генеративний ШІ, команда створила понад 36 млн можливих сполук і перевірила їх на антимікробні властивості. Найперспективніші кандидати мають унікальну хімічну структуру та, ймовірно, діють за новими механізмами, руйнуючи клітинні мембрани бактерій. Такий підхід дозволив розробити теоретично можливі, але раніше невідомі молекули, і тепер його планують застосовувати для пошуку сполук проти інших бактерій.

Старший автор дослідження професор Джеймс Коллінз підкреслив, що ШІ відкриває нові горизонти в розробці ліків, дозволяючи досліджувати значно ширший «хімічний простір», недоступний традиційними методами.

За останні 45 років FDA схвалила лише кілька десятків нових антибіотиків, здебільшого варіацій вже наявних сполук, тоді як стійкість бактерій продовжує зростати й щорічно спричиняє близько 5 млн смертей у світі. 

Раніше команда MIT вже знаходила перспективні сполуки, зокрема халіцин та абауцин, скануючи бібліотеки відомих молекул. У новій роботі вчені пішли далі — згенерували молекули, яких немає в жодній базі даних. 

Для N. gonorrhoeae вони спершу зібрали бібліотеку з 45 млн хімічних фрагментів, з якої після відсіювання потенційно токсичних та схожих на існуючі антибіотики залишилося близько 1 млн. В результаті було знайдено перспективний фрагмент F1, на основі якого два алгоритми (CReM та F-VAE) згенерували понад 7 млн сполук. Після відбору й синтезу було отримано молекулу NG1, що показала високу ефективність у лабораторних тестах і на мишах, уражених стійкою гонореєю. Вона блокує білок LptA, який бере участь у формуванні зовнішньої мембрани бактерії.

Другий підхід, без обмежень за фрагментами, був застосований до S. aureus. Алгоритми створили понад 29 млн сполук, з яких після відбору синтезували 22, і шість показали сильну активність проти MRSA. Лідер — DN1 — успішно вилікував інфекцію шкіри у мишей і, ймовірно, діє ширше, впливаючи на мембрани без прив’язки до одного білка.

Наразі некомерційна організація Phare Bio працює над удосконаленням NG1 і DN1 для подальших випробувань і планує використати розроблені платформи проти інших патогенів, зокрема Mycobacterium tuberculosis та Pseudomonas aeruginosa.

Нагадаємо, дослідники з Університету Джонса Гопкінса представили ШІ-модель, яка перевершила лікарів у виявленні ризиків раптової серцевої смерті (РСС).