Шанс на порятунок. ШІ знайшов перший за півстоліття антибіотикСюжет

 

Вчені Массачусетського технологічного інституту вперше за півстоліття знайшли кілька нових антибіотиків. Зробити відкриття їм допомогла нейронна мережа, що стало унікальним досягненням в історії медицини.

 

Один із знайдених антибіотиків виявився спроможним знищити навіть супербактерії, які стали однією з головних проблем 21-го століття і до 2050 року можуть забрати близько десяти мільйонів життів. Корреспондент.net розповідає подробиці.

 

Новий антибіотик проти супербактерій

 

З моменту відкриття антибіотики стали одним з найпотужніших засобів в арсеналі медиків, але часте і необґрунтоване застосування призвело до виникнення стійких штамів мікроорганізмів.

 

Бактерії, гриби та інші мікроби, що виробили стійкість до антибіотиків, називають супербактеріями. Вони являють собою одну з найсерйозніших проблем охорони здоров'я і можуть відкинути медицину на сто років назад. Щороку сотні тисяч людей гинуть через відсутність ліків проти супербактерій.

 

"Може настати той момент, коли ми не зможемо проводити не тільки трансплантацію органів, а й більш прості хірургічні втручання", - пояснює фахівець з інфекційних захворювань Медичного центру Тафта в Бостоні Елен Бушер.

 

Основна причина ситуації, що склалася, - це масове застосування антибіотиків у сільському господарстві. Тільки третина з усіх вироблених препаратів застосовується для лікування людей.

 

При цьому, за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, половина прописаних антибіотиків використовуються не за призначенням, у тому числі самими лікарями. Йдеться, що їх часто прописують проти ГРВІ та інших вірусних інфекцій, хоча антибіотики на них не можуть впливати. Докладно в матеріалі Чому антибіотики втратили силу.

 

Антибіотики - це речовини, які різні мікроорганізми виділяють, щоб сполучатися між собою або захищати свою територію від небажаних патогенів.

 

Перший антибіотик - пеніцилін - був випадково відкритий Олександром Флемінгом у 1928 році. І вже з кінця 1960-х років фармакологи не можуть знайти нові види природних антибіотиків, а займаються тільки синтетичною модифікацією відкритих раніше.

 

Шукати нові варіанти ліків навмання сьогодні стало невдячною і затратною справою: можна витратити мільярди доларів і кілька років на пошук нового препарату, але однаково наштовхнутися на вже відомі штами.

 

Одними із швидко поширюваних за популярністю пошуку взаємозв'язків у біологічних системах стали штучні нейронні мережі, які використовують так званий метод глибокого навчання.

 

Така мережа в деякому роді відтворює організацію нейронів у мозку і, по суті, є набором простих обчислювачів, пов'язаних між собою і спроможних отримувати вхідні дані, передавати один одному сигнали і формувати відповідь. Чим складнішою є архітектура нейромережі, тим складніші завдання вона може навчитися вирішувати.

 

У статті, опублікованій в журналі Cell 20 лютого, група дослідників з Massachusetts Institute of Technology (МІТ) під керівництвом Джеймса Коллінза розповіла, що за допомогою нейромережі вони провели успішний скринінг мільйонів кандидатів в антибіотики.

 

Команда Коллінза створила модель з достатньо точними критеріями відбору. Їхня нейромережа навчалася на тисячах молекул, схвалених Управлінням із санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США.

 

Нейромережа знайшла 23 потенційних антимікробних агенти, з яких вчені відібрали дев'ять.

 

Серед відкритих хімічних сполук найбільший інтерес представляє молекула, яку вчені назвали халіцин - на честь системи штучного інтелекту HAL 9000 з фільму 2001 рік: Космічна одіссея культового режисера Стенлі Кубрика.

 

Халіцину вдалося знищити бактерії, що викликають туберкульоз, псевдомембранозний коліт (важке інфекційне захворювання прямої кишки), а також ентеробактерії та акінетобактерії Баумана, що вражають організм з низьким імунітетом.

 

Усі ці інфекції ВООЗ відносить до особливо небезпечних, оскільки вони стали стійкими до всіх видів нині застосовуваних у медицині антибіотиків.

 

Халіцин повністю вилікував мишей від інфекції, викликаної акінетобактером Баумана, усього за 24 години. Загалом халіцин може здолати 35 потужних бактерій, заявили дослідники.

 

Фото: MIT

 

Такий метод пошуку нових антибіотиків є набагато ефективнішим і дешевшим, ніж традиційні фармакологічні методи, але команда вчених сама визнає, що питання, чи, дійсно, інструменти на машинному навчанні здатні робити щось осмислене в охороні здоров'я, залишається відкритим.

 

Однак, дослідники налаштовані оптимістично. Вони вважають, що вдосконалення методів і навчальних вибірок - зокрема, більш чіткий поділ їх за групами бактерій і особливостям їхньої взаємодії з різними типами речовин - даватиме дедалі більш плідні результати в нових, пов'язаних з нейромережами та антибіотиками проектах.

 

Новини від Корреспондент.net у Telegram. Підписуйтесь на наш канал https://t.me/korrespondentnet.