Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) достигли важного прорыва в области разработки антибиотиков благодаря применению искусственного интеллекта. Используя передовые алгоритмы, команда создала два новых класса соединений, которые эффективно борются с двумя особенными микробами — гонококковой инфекцией (Neisseria gonorrhoeae) и золотистым стафилококком, вызывающим заболевание MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus). Эти бактерии становятся всё более устойчивыми к существующим лекарственным средствам, что представляет угрозу для глобального здравоохранения. Ежегодно от осложнений, вызванных такими патогенами, умирает около 5 миллионов человек по всему миру, и эта проблема продолжает усугубляться с каждым годом.
Используя мощные алгоритмы, учёные генерировали и оценивали более 36 миллионов гипотетических молекул, большинство из которых ранее не встречались в природе и не присутствовали в известных химических базах данных. Такой масштабный подход позволил выявить уникальные кандидатные соединения с абсолютно новой структурой и механизмами действия. После многоступенчатого отбора и лабораторных экспериментов удалось выделить несколько перспективных образцов, принципиально отличающихся от уже известных антибиотиков. Новые молекулы разрушают клеточные мембраны бактерий, что открывает новые горизонты в разработке противомикробных препаратов.
В рамках первого эксперимента команда сосредоточилась на гонококке. Алгоритмы перебрали около 45 миллионов химических фрагментов, из которых отобрали миллионы потенциально активных и безопасных для человека соединений. Из этого массива выделили ключевой фрагмент, получивший название F1. На его основе искусственный интеллект создал около семи миллионов новых молекул, из которых только две были синтезированы в лабораторных условиях. Одна из них, названная NG1, показала высокую эффективность в борьбе с гонококками как в тестах в пробирке, так и в модели лекарственно-устойчивой инфекции у мышей. Дополнительные исследования также выявили белок-мишень LptA, участвующий в формировании внешней мембраны бактерии, что способствует лучшему пониманию механизма действия нового вещества.
Вторая часть работы была направлена на борьбу со стафилококком. Здесь учёные не ограничивали алгоритмы в выборе методов — помимо базовых правил химии, они позволяли системе генерировать более 29 миллионов молекул, ориентированных против MRSA. В ходе отбора из этого огромного количества химических соединений удачно были синтезированы 22 кандидата, из которых шесть показали выраженную антибактериальную активность. Самым результативным стал препарат DN1, который смог устранить заражение MRSA на коже у мышей, что значительно приближает его к возможному применению у людей.
Особое значение в этом проекте имеет взгляд руководителя исследования — профессора Джеймса Коллинза. По его словам, применение искусственного интеллекта значительно расширяет традиционные рамки поиска новых лекарственных средств. Он отмечает, что за последние полвека лишь несколько десятков антибиотиков получили одобрение регуляторных органов, большинство из которых являются лишь вариациями существующих препаратов. Новая технология позволяет находить принципиально новые механизмы борьбы с бактериями, что особенно важно в контексте глобальных проблем антибиотикорезистентности.
На данный момент проект находится на стадии дальнейших работ по модификации наиболее перспективных кандидатных соединений NG1 и DN1 с целью проведения доклинических исследований. Совместными усилиями учёных и некоммерческих организаций, таких как Phare Bio, планируется подготовка препаратов для клинического применения. В будущем команда надеется использовать разработанную платформу для поиска новых антибиотиков против других опасных возбудителей, включая туберкулёз и синегнойную палочку, что станет важным шагом на пути к борьбе с лекарственно-устойчивыми инфекциями по всему миру.
Этот прорыв подчеркивает, что современные технологии искусственного интеллекта способны изменить принципы фармацевтических разработок. Они позволяют не только ускорить процесс поиска новых лекарств, но и найти соединения с уникальными механизмами действия, что критически важно в условиях роста антибиотикорезистентности. В конечном счете, такие инновации могут спасти миллионы жизней, обеспечивая более эффективные и безопасные методы лечения опасных бактериальных инфекций.
