Нейросетевые алгоритмы помогли открыть новый класс антибиотиков

Эти алгоритмы позволили исследователям изучить действие 12 млн различных молекул на большое число видов микробов и типов человеческих клеток.

Европейские и американские молекулярные биологи впервые открыли новый класс антибиотиков при помощи разработанных ими нейросетевых алгоритмов, которые позволили исследователям изучить действие 12 млн различных молекул на большое число видов микробов и типов человеческих клеток.

Ученые подготовили и опубликовали в открытом доступе несколько мощных нейросетевых моделей, которые позволяют точно предугадывать то, насколько активным и токсичным будет тот или иной антибиотик. Новая работа при этом стала одним из первых примеров того, что системы ИИ способны интерпретировать и объяснять результаты расчетов, что очень важно при разработке новых лекарств.

Как отмечают ученые, созданные ими алгоритмы принципиально отличаются от уже существующих нейросетевых подходов для поиска новых лекарств тем, что они не являются “черными ящиками”, внутренние механизмы и логика работы которых являются непрозрачными и непонятными для их пользователей и даже создателей. Это позволяет ученым отслеживать, как и почему созданные ими нейросети отбирают те или иные молекулы при анализе их свойств, а также менять их работу при необходимости.

Для разработки таких алгоритмов ученые проследили за действием свыше 39 тыс. разных веществ на культуры человеческих клеток и на колонии “неуязвимых” штаммов золотистого стафилококка. Результаты этих наблюдений и химические формулы изученных препаратов ученые использовали для обучения нейросетей, способных не только оценивать потенциальные противомикробные свойства молекулы, но и определять те ее структурные элементы, которые, предположительно, отвечают за эффект.

Эти алгоритмы исследователи использовали для изучения свойств свыше 12 млн молекул, созданных человеком или обнаруженных в природных средах. Последующие расчеты систем ИИ указали на то, что среди такого набора молекул присутствует около 2,2 тыс. веществ, в теории способных уничтожать широкий перечень болезнетворных бактерий. Ученые отобрали 283 молекулы, которые ранее не изучались, и проследили за их действием на микробов и на мышей, зараженных такими бактериями.

В ходе этих опытов исследователям удалось выделить две молекулы, которые были способны уничтожать сразу несколько “неуязвимых” вариаций микробов, в том числе некоторые штаммы сенной палочки, золотистого стафилококка и энтерококка, которые были неуязвимы к действию метициллина, оксазолидинонов и ванкомицина. Дальнейшее изучение этих веществ, как надеются ученые, позволит создать новые лекарства, способные преодолевать постоянно эволюционирующие защитные системы микробов.

Источник: nauka.tass.ru