אנטיביוטיקה הצילה אינספור חיים ומהווה כלי מכריע ברפואה המודרנית. אבל אנחנו מאבדים קרקע במאבק שלנו נגד חיידקים. באמצע המאה הקודמת, מדענים גילה סוגים חדשים לגמרי של אנטיביוטיקה. מאז, קצב הגילוי הואט לטפטוף, ושכיחותם של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה גדלה.
סביר להניח שעוד לא גילו אנטיביוטיקה, אבל היקום הכימי גדול מכדי שמישהו יוכל לחפש אותו. בשנים האחרונות, מדענים פנו לבינה מלאכותית. אלגוריתמים של למידת מכונה יכולים לצמצם מספר עצום של תצורות כימיות פוטנציאליות לקומץ מועמדים מבטיחים לבדיקה.
עד כה, מדענים השתמשו בבינה מלאכותית כדי למצוא תרכובות בודדות בעלות תכונות אנטיביוטיות. אבל במחקר חדש, פורסם אתמול ב טבע, חוקרי MIT אומרים שהם בנו ובחנו מערכת שיכולה לזהות סוגים חדשים לגמרי של אנטיביוטיקה ולחזות אילו בטוחות ככל הנראה לאנשים.
הבינה המלאכותית סיננה למעלה מ-12 מיליון תרכובות ומצאה סוג של אנטיביוטיקה שלא התגלתה שהוכיחה את יעילותה בעכברים נגד Staphylococcus aureus (MRSA), זן קטלני של באג עמיד לתרופות.
בעוד שהאנטיביוטיקה שהתגלתה בינה מלאכותית עדיין צריכה להוכיח את עצמה בטוחה ויעילה בבני אדם על ידי עמידה בכפפה הסטנדרטית של בדיקות קליניות, הצוות מאמין שעבודתם יכולה להאיץ את הגילוי בקצה הקדמי, ובתקווה להגדיל את שיעור הפגיעה הכולל שלנו.
חקר מרחב הסמים
מדענים משתמשים יותר ויותר ב-AI Sidekicks כדי להאיץ את תהליך הגילוי. המפורסם ביותר, אולי, הוא AlphaFold של DeepMind, תוכנית למידת מכונה שיכולה לדגמן את הצורות של חלבונים, אבני הבניין הבסיסיות של הגוף שלנו. הרעיון הוא שאלפאפולד וצאצאיו יכולים להאיץ את התהליך המפרך של חקר התרופות. כל כך חזקה היא הרשעה שלהם, DeepMind הקימה חברת בת ב-2021, מעבדות איזומורפיות, מוקדש לעשות בדיוק את זה.
גישות אחרות של AI הראו גם הבטחה. קבוצת MIT, במיוחד, התמקדה בפיתוח אנטיביוטיקה חדשה לחלוטין למלחמה בחיידקי-על. המחקר הראשון שלהם, שפורסם ב-2020, קבע שהגישה יכולה לעבוד, כאשר הם מצאו הליצין, אנטיביוטיקה שלא התגלתה בעבר יכול בקלות להוציא E. coli עמיד לתרופות.
במעקב מוקדם יותר השנה, הצוות כיוון את Acinetobacter baumannii, "אויב הציבור מספר 1 לזיהומים חיידקיים עמידים לריבוי תרופות", לפי ג'ונתן סטוקס מאוניברסיטת מקמאסטר, מחבר בכיר במחקר.
"Acinetobacter יכול לשרוד על ידיות וציוד של בית חולים לפרקי זמן ארוכים, והוא יכול לקלוט גנים של עמידות לאנטיביוטיקה מהסביבה שלו. זה באמת נפוץ עכשיו למצוא בידודים של A. baumannii שעמידים כמעט לכל אנטיביוטיקה." סטוקס אמר אז.
לאחר סירוק 6,680 תרכובות תוך שעתיים בלבד, הבינה המלאכותית הדגישה כמה מאות מועמדים מבטיחים. הצוות בדק 240 כאלה שהיו שונים מבחינה מבנית מהאנטיביוטיקה הקיימת. הם הציגו תשעה מועמדים מבטיחים, כולל אחד, abaucin, שהיה די יעיל נגד A. baumannii.
שני המחקרים הראו שהגישה יכולה לעבוד, אבל הניבה רק מועמדים בודדים ללא מידע עליהם למה הם היו יעילים. אלגוריתמי למידת מכונה הם, ידוע לשמצה, קופסאות שחורות - מה שקורה "בין האוזניים" כביכול הוא לעתים קרובות תעלומה מוחלטת.
במחקר האחרון, הקבוצה כיוונה ליריב ידוע אחר, MRSA, רק שהפעם הם שילבו כמה אלגוריתמים יחד כדי לשפר את התוצאות ולהאיר טוב יותר את ההיגיון של ה-AI.
הפוך את המתג
כלב הדם האנטיביוטי האחרון של הצוות התאמן על כ-39,000 תרכובות, כולל המבנה הכימי שלהם והיכולת להרוג MRSA. הם גם אימנו מודלים נפרדים כדי לחזות את הרעילות של תרכובת נתונה לתאים אנושיים.
"אתה יכול לייצג בעצם כל מולקולה כמבנה כימי, וגם אתה אומר למודל אם המבנה הכימי הזה הוא אנטיבקטריאלי או לא", פליקס וונג, פוסט דוקטורט ב-IMES וב-Broad Institute של MIT והרווארד, אמר לי MIT חדשות. "המודל מאומן על הרבה דוגמאות כאלה. אם אתה נותן לו כל מולקולה חדשה, סידור חדש של אטומים וקשרים, זה יכול להגיד לך סבירות שהתרכובת הזו צפויה להיות אנטיבקטריאלית."
לאחר השלמתו, הצוות הזין למעלה מ-12 מיליון תרכובות למערכת. ה-AI צמצם את הרשימה העצומה הזו לכ-3,600 תרכובות המאורגנות בחמש מחלקות - בהתבסס על המבנים שלהן - הוא חזה שיהיו פעילות כלשהי נגד MRSA ויהיו רעילות מינימליות לתאים אנושיים. הצוות הסתפק ברשימה סופית של 283 מועמדים למבחן.
מתוכם, הם מצאו שניים מאותה מעמד - כלומר, היו להם רכיבים מבניים דומים שלדעתם תורמים לפעילות אנטי-מיקרוביאלית - שהיו יעילים למדי. בעכברים, האנטיביוטיקה נלחמה הן בזיהום עור והן בזיהום מערכתי על ידי הוצאת 90 אחוז מחיידקי ה-MRSA הקיימים.
יש לציין שבעוד שהעבודה הקודמת שלהם התמודדה עם חיידקים גראם שליליים על ידי שיבוש קרומי התא, MRSA היא חיובית לגרם ויש לו דפנות עבות יותר.
"יש לנו ראיות די חזקות לכך שהמעמד המבני החדש הזה פעיל נגד פתוגנים גראם חיוביים על ידי פיזור סלקטיבי של כוח המניע של הפרוטונים בחיידקים", אמר וונג. "המולקולות תוקפות ממברנות תאי חיידקים באופן סלקטיבי, באופן שאינו גורם נזק מהותי בקרומי התא האנושיים".
על ידי הפיכת הבינה המלאכותית שלהם לניתנת להסבר, הצוות מקווה לאפס מבנים שעשויים להודיע לחיפושים עתידיים או לתרום לתכנון של אנטיביוטיקה יעילה יותר במעבדה.
בחינות סופיות
הדבר המרכזי שיש לציין כאן הוא שלמרות שנראה שהאנטיביוטיקה החדשה הייתה יעילה בעכברים בקנה מידה קטן מאוד, יש עוד דרך ארוכה לפני שיורשמו לך אחת.
תרופות חדשות עוברות בדיקות קפדניות וניסויים קליניים, ורבים, אפילו מועמדים מבטיחים, לא מצליחים לעבור לצד השני. התחום של גילוי תרופות בעזרת AI, באופן כללי יותר, הוא עדיין בשלבים מוקדמים מהבחינה הזו. הראשון תרופות מעוצבות בינה מלאכותית נמצאות כעת בניסויים קליניים, אך אף אחד מהם עדיין לא אושר.
ובכל זאת, התקווה היא להצטייד מהר יותר בצינור עם מועמדים טובים יותר.
זה יכול לקחת שלוש עד שש שנים כדי לגלות אנטיביוטיקה חדשה המתאימה לניסויים קליניים, על פי של אוניברסיטת פנסילבניה סזאר דה לה פואנטה, שהמעבדה שלו עושה עבודה דומה. אז יש לך את הניסויים עצמם. עם עלייה בעמידות לאנטיביוטיקה, אולי אין לנו זמן כזה, שלא לדבר על העובדה שלאנטיביוטיקה אין החזר על ההשקעה שיש לתרופות אחרות. כל עזרה תתקבל בברכה.
"עכשיו, עם מכונות, הצלחנו להאיץ את [ציר הזמן]", סיפר דה לה פואנטה סיינטיפיק אמריקן. "בעבודה שלי ושל העמיתים שלי, למשל, אנחנו יכולים לגלות בתוך שעות ספורות אלפי או מאות אלפי מועמדים פרה-קליניים במקום להמתין שלוש עד שש שנים. אני חושב ש-AI באופן כללי אפשר את זה."
זה מוקדם עדיין, אבל אם האנטיביוטיקה שהתגלתה בבינה מלאכותית תוכיח את עצמה כראויה בשנים הקרובות, אולי נוכל לשמור על היד על העליונה במאבק רב השנים שלנו נגד חיידקים.
תמונת אשראי: תא דם לבן אנושי בולע MRSA (סגול) / המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות, המכונים הלאומיים לבריאות
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2023/12/21/ai-discovers-a-new-class-of-antibiotics-after-scouring-12-million-compounds/
- :יש ל
- :הוא
- :לֹא
- $ למעלה
- 000
- 1
- 12
- 2020
- 2021
- 39
- 600
- 90
- a
- יכולת
- יכול
- להאיץ
- פי
- פעיל
- פעילות
- לאחר
- נגד
- AI
- המטרה
- אלגוריתמים
- גם
- למרות
- an
- ו
- אחר
- אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה
- כל
- כל אחד
- מופיע
- גישה
- גישות
- מאושר
- ARE
- סביב
- הסדר
- AS
- At
- תוקפים
- מחבר
- בַּקטֶרִיָה
- בסיסי
- בעיקרון
- קרב
- BE
- היה
- לפני
- האמין
- מאמין
- מוטב
- גָדוֹל
- שחור
- אבני
- דם
- אג"ח
- שניהם
- רחב
- חרק
- בִּניָן
- נבנה
- אבל
- by
- CAN
- מועמדים
- תא
- תאים
- מאה
- כבול
- כימי
- בכיתה
- כיתות
- קליני
- ניסויים קליניים
- מגיע
- Common
- להשלים
- רכיבים
- תרכובת
- לתרום
- הרשעה
- יכול
- אשראי
- מכריע
- נזק
- תַאֲרִיך
- מוקדש
- Deepmind
- עיצוב
- מתפתח
- אחר
- לגלות
- גילה
- מגלה
- תגלית
- מחלות
- do
- עושה
- עושה
- לא
- מטה
- תרופה
- גילוי תרופות
- סמים
- e
- מוקדם יותר
- מוקדם
- אפקטיבי
- מופעל
- סוף
- עֲנָקִי
- לַחֲלוּטִין
- סביבה
- ציוד
- נוסד
- אֲפִילוּ
- כל
- עדות
- דוגמה
- דוגמאות
- קיימים
- עובדה
- מפורסם
- הפד
- מעטים
- שדה
- להלחם
- סופי
- ראשון
- חמש
- מרוכז
- בעד
- להכריח
- מצא
- החל מ-
- חזית
- חזיתי
- עתיד
- כְּפָפַת שִׁריוֹן
- כללי
- בדרך כלל
- לתת
- נתן
- Go
- קרקע
- קְבוּצָה
- מְגוּדָל
- היה
- יד
- קומץ
- קורה
- הרווארד
- יש
- יש
- לעזור
- כאן
- מודגש
- מכה
- לקוות
- אני מקווה
- מקווה
- בית חולים
- שעות
- HTTPS
- בן אנוש
- בני אדם
- חמישים ק"ג
- מאות
- i
- רעיון
- לזהות
- if
- להאיר
- לשפר
- in
- כולל
- להגדיל
- יותר ויותר
- זיהום
- זיהומים
- מחלות זיהומיות
- לְהוֹדִיעַ
- מידע
- במקום
- מכון
- אל תוך
- השקעה
- מבודד
- IT
- שֶׁלָה
- יהונתן
- רק
- מפתח
- לַהֲרוֹג
- סוג
- ידוע
- מעבדה
- אחרון
- האחרון
- למידה
- כמו
- סביר
- רשימה
- חי
- ארוך
- ותיק
- לאבד
- מכונה
- למידת מכונה
- מכונה
- לתחזק
- לעשות
- עשייה
- רב
- דבר
- מאי..
- רפואה
- להזכיר
- עכברים
- אמצע
- יכול
- מִילִיוֹן
- MIT
- מודל
- מודלים
- מודרני
- מולקולה
- יותר
- רוב
- MRSA
- my
- תעלומה
- לאומי
- כמעט
- צורך
- חדש
- NIH
- תֵשַׁע
- לא
- ללא חתימה
- הערות
- עַכשָׁיו
- מספרים
- of
- לעתים קרובות
- on
- ONE
- רק
- or
- מאורגן
- אחר
- שלנו
- הַחוּצָה
- יותר
- מקיף
- שֶׁלוֹ
- שלום
- מסוים
- חולף
- אֲנָשִׁים
- אָחוּז
- אוּלַי
- תקופות
- צינור
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- פוטנציאל
- פרה-קליני
- לחזות
- חזה
- להציג
- יפה
- שכיחות
- קודם
- קוֹדֶם
- הסתברות
- תהליך
- תָכְנִית
- הבטחה
- מבטיח
- נכסים
- חלבונים
- להוכיח
- הוכיח
- לאור
- מהירות
- דַי
- ציון
- לְלֹא קוֹשִׁי
- בֶּאֱמֶת
- לאחרונה
- לייצג
- מחקר
- חוקרים
- התנגדות
- עמיד בפני
- תוצאות
- לַחֲזוֹר
- קַפְּדָנִי
- לעלות
- בטוח
- אמר
- אותו
- הציל
- לומר
- סולם
- מדענים
- חיפוש
- חיפושים
- לחצני מצוקה לפנסיונרים
- נפרד
- מיושב
- כמה
- צורות
- הראה
- הראה
- צד
- דומה
- since
- יחיד
- שישה
- עור
- קטן
- So
- כמה
- לדבר
- מְהִירוּת
- הסתובב
- שלבים
- תֶקֶן
- עוד
- מניות
- חזק
- מִבנִי
- מבנית
- מִבְנֶה
- מבנים
- מחקרים
- לימוד
- חברת בת
- ניכר
- מַתְאִים
- לשרוד
- מערכת
- מערכתי
- לקחת
- נטילת
- נבחרת
- לספר
- נבדק
- בדיקות
- זֶה
- השמיים
- שֶׁלָהֶם
- עצמם
- אז
- אלה
- הֵם
- דבר
- לחשוב
- זֶה
- השנה
- אלפים
- שְׁלוֹשָׁה
- דרך
- זמן
- ציר זמן
- ל
- יַחַד
- אמר לי
- גַם
- לקח
- כלי
- מְאוּמָן
- ניסויים
- הסתובב
- שתיים
- לַעֲבוֹר
- לא התגלה
- עולם
- אוניברסיטה
- מְשׁוּמָשׁ
- באמצעות
- מאוד
- לחכות
- היה
- דֶרֶך..
- we
- ברוך הבא
- היו
- מתי
- אשר
- בזמן
- לבן
- כל
- של מי
- עם
- וונג
- תיק עבודות
- ראוי
- היה
- שנה
- שנים
- אתמול
- עוד
- הניב
- אתה
- זפירנט
- אפס