Med den nuværende pandemi har endnu en alvorlig trussel mod folkesundheden dukket op - fremkomsten af antibiotika-resistente "superbugs". Så der er brug for nye antibiotika, men deres udvikling tager tid. Selskab IBMResearch anvendte kunstig intelligens (AI) på denne opgave, og opnåede meget hurtigt to lovende nye lægemiddelkandidater.
Som alle organismer udvikler bakterier sig som reaktion på ændringer i deres miljø, så når vi pumper vores kroppe med medicin, er det kun et spørgsmål om tid, før nogle af dem finder ud af, hvordan de skal beskytte sig selv. Givet en tilstrækkelig mængde tid og brug af antibiotika, vil de eneste mikrober forblive mikrober, der er genetisk resistente over for lægemidler.
Forskere forudser, at uden nye antibiotika eller andre behandlinger i 2050, kan mindre infektioner begynde at kræve op til 10 millioner liv om året. Udvikling af nye lægemidler tager årevis og involverer en masse forsøg og fejl. Heldigvis er det netop den slags arbejde, som AI udmærker sig ved, så IBM har udviklet et nyt system til at knibe tallene for os.
Et IBM-forskerhold har skabt et kunstig intelligenssystem, der udforsker hele mulighedernes rum for molekylære konfigurationer meget hurtigere. Først startede forskerne med en model – en dyb generativ autoencoder – der i det væsentlige undersøger en række peptidsekvenser, indsamler vigtig information om deres funktioner og de molekyler, de er lavet af, og leder efter ligheder med andre peptider.
Derefter anvendes et system kaldet Controlled Latent attribute Space Sampling (CLaSS). Dette system bruger de indsamlede data og genererer nye peptidmolekyler med specifikke ønskede egenskaber. I dette tilfælde er det antimikrobiel effektivitet.
Men selvfølgelig er evnen til at dræbe bakterier ikke det eneste krav til et antibiotikum – det skal også være sikkert til menneskelig brug og ideelt set virke mod en række bakterieklasser. Således sendes de AI-genererede molekyler derefter gennem deep learning-klassifikatorer for at frasortere ineffektive eller giftige kombinationer.
Inden for 48 dage identificerede, syntetiserede og eksperimenterede AI-systemet 20 nye peptidantibiotikakandidater. Især to af dem viste sig at være særligt lovende – de var meget effektive mod en række bakterier. De havde også lav toksicitet i cellekulturer og test på mus.
De to nye antibiotikakandidater er interessante nok i sig selv, men processen, hvorved de blev opdaget, er det egentlige gennembrud. At være i stand til at udvikle og teste nye antibiotika hurtigere og mere effektivt kan hjælpe med at forhindre mareridtsscenariet med at gå tilbage til antibiotikaens dage.
Læs også:
- Xiaomi købte CVITEK, en udvikler af kunstig intelligens-teknologier
- Fem måder kunstig intelligens kan hjælpe os med at udforske rummet på