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科學家用AI研製全新抗生素

時間:2023-05-27 04:25:52來源:大公报

  圖:科學家利用人工智能發現全新的抗生素,以對抗超級細菌。圖為加拿大麥馬斯特大學的研究人員。\網絡圖片

  【大公報訊】綜合《衛報》、CNN、BBC報道:人工智能(AI)協助醫學研究又有新突破。美國和加拿大的科學家利用AI,發現了一種能殺死致命超級細菌「鮑氏不動桿菌」的全新抗生素。「鮑氏不動桿菌」被世界衞生組織認為對人類構成重大威脅,存活能力和傳染性都較強,而新的抗生素被證實能夠有效抑制鮑氏不動桿菌感染,而且更有針對性。近年來,醫藥行業也加大了對AI應用的相關投資,AI可以幫助研究人員更快更準確地得出實驗數據和結果。

  這種名為鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)的超級細菌,擁有多重耐藥性,在世界衞生組織的「優先病原體」清單中被列為「重大」威脅。

  來自美國麻省理工學院和加拿大麥馬斯特大學的科學家,他們選取了數千種精確化學結構已知的化學物,並在鮑氏不動桿菌上進行試驗,看看哪些化學物質可以減緩或殺死它。研究人員隨後將這些信息輸入AI系統,用以訓練一個AI算法,以便預測相關化學物質是否可以對該細菌產生作用。

  AI模型用一個半小時的時間,就篩選出相關的藥物清單,以便科學家進行實驗室測試。研究人員隨後選出九個最有可能的潛在化學物質,進行一一排除,最終確定效果最佳的抗生素。

  研究人員將該抗生素命名Abaucin,實驗室測試表明,該抗生素可治療小鼠的感染傷口,並能夠殺死來自病人的鮑氏不動桿菌樣本。

  上述新研究25日在科學期刊《自然─化學生物學》上發表。

  最快2030年成為處方藥

  研究負責人、麥馬斯特大學生物醫學及生物化學系助理教授斯托克斯(Jonathan Stokes)說:「這項工作驗證了機器學習在尋找新抗生素方面的積極用處。」他說:「藉由AI,我們能快速探索龐大的化學領域,獲得更多發現全新抗菌分子的機會。」

  斯托克斯解釋道,大多數抗生素是廣譜製劑,能殺死大量不同的細菌。因此,廣譜抗生素給許多類型細菌帶來了很大的進化壓力(selection pressure),從而導致許多細菌迅速進化演變,從而產生耐藥性。但是,通過上述新方法找到的實驗性抗生素,只對鮑氏不動桿菌起效用,對其他種類的細菌沒有影響,更有針對性。

  科學家表示,下一步是在實驗室中完善新的抗生素藥物,然後進行臨床試驗。斯托克斯預計,第一批人工智能抗生素可能要到2030年才會成為處方藥。

  AI研發仍有局限性

  藥物的開發研究通常需要研究人員在實驗室進行多年的大量研究,經歷對龐大數據的測試和篩選,尋找候選藥物。而AI強大的算力正在幫助科研人員更高效地完成任務。

  賓夕法尼亞大學帕爾曼醫學院助理教授富恩特(Cesar de la Fuente)表示,使用AI尋找新藥和治療方法是新興領域,大幅削減了在數千種有希望的化合物中進行分類的時間,「AI可以成功應用於許多領域,我認為藥物發現算是下一個前沿領域。」

  摩根大通估計,在未來十年內,AI在早期藥物開發中的應用可能會轉化出另外50種新療法,銷售額超過500億美元(約3917億港元)。製藥行業智庫Deep Pharma Intelligence估計,在過去四年中,製藥公司對AI的應用投資增加了兩倍,到2022年達到246億美元(約1927億港元)。

  雖然AI可以在實驗過程中提供幫助,但在選擇分子後,科學家們仍然需要做很多傳統的工作。另外,AI還有其他局限性。例如,它無法預測複雜的生物學特性,例如化合物的功效和副作用。

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