ИИ создал новые антибиотики, которые убивают устойчивые к лекарствам бактерии

Визуализация процесса, с помощью которого исследователи сгенерировали 50 000 кандидатов в антибиотики с использованием ИИ, а затем протестировали их, чтобы найти кандидатов, работающих наравне с одобренными FDA препаратами. Автор: Лаборатория Де ла Фуэнте

Исследователи из Пенсильванского университета представили AMP-Diffusion — инструмент генеративного ИИ, который создаёт десятки тысяч новых противомикробных пептидов (AMP) с потенциалом уничтожения бактерий. В моделях на животных наиболее эффективные AMP показали результаты наравне с одобренными FDA препаратами, без обнаруживаемых побочных эффектов.

«Природа имеет конечный набор данных; с помощью ИИ мы можем разрабатывать антибиотики, которые эволюция никогда не пробовала», — говорит Сесар де ла Фуэнте, старший соавтор статьи.

«Мы используем те же алгоритмы ИИ, которые генерируют изображения, но дополняем их для создания мощных новых молекул», — добавляет Пранам Чаттерджи, второй старший соавтор.

Лаборатория Пранама Чаттерджи (на фото) в сотрудничестве с лабораторией Сесара де ла Фуэнте разработала и подтвердила новую «диффузионную модель», которая может генерировать кандидаты в антибиотики так же, как ИИ создаёт изображения. Автор: Сильвия Чжан

В отличие от некоторых генеративных моделей ИИ, таких как ChatGPT, которые работают, предсказывая следующее слово или элемент в последовательности, «диффузионные» модели начинают со случайного «шума» и итеративно превращают его в связный результат. AMP-Diffusion работает так же, только вместо «очистки» пикселей она уточняет последовательности аминокислот.

AMP-Diffusion использует ESM-2, широко используемую языковую модель белков от Meta, обученную на сотнях миллионов естественных белковых последовательностей. Это позволяет генерировать кандидатов AMP быстрее, а их выходные данные с большей вероятностью соответствуют сложным паттернам, которые делают пептиды эффективными.

Лаборатория Сесара де ла Фуэнте (на фото) в сотрудничестве с лабораторией Пранама Чаттерджи разработала и подтвердила новую «диффузионную модель», которая может генерировать кандидаты в антибиотики так же, как ИИ создаёт изображения. Автор: Сильвия Чжан

Исследователи сгенерировали около 50 000 кандидатов. Затем с помощью инструмента ИИ APEX 1.1, разработанного лабораторией де ла Фуэнте, они отфильтровали результаты, отобрав 46 наиболее перспективных кандидатов.

После синтеза этих кандидатов их протестировали на человеческих клетках и моделях животных. При лечении кожных инфекций у мышей два AMP продемонстрировали эффективность наравне с левофлоксацином и полимиксином B — препаратами, одобренными FDA для лечения устойчивых к антибиотикам бактерий, без побочных эффектов.

«В конечном счёте наша цель — сократить срок открытия антибиотиков с лет до дней», — говорит де ла Фуэнте.

* Meta, Facebook и Instagram запрещены в России.