W dobie narastającej oporności na antybiotyki, rozwój nowych leków jest kluczowy. Co roku około 5 milionów zgonów na świecie jest związanych z infekcjami opornymi na antybiotyki. Z tego powodu naukowcy z Stanford Medicine i McMaster University postanowili wykorzystać sztuczną inteligencję (AI), aby przyspieszyć proces odkrywania i tworzenia nowych leków.
SyntheMol, nowy model AI, jest zdolny do generowania nowych struktur molekularnych oraz przepisów chemicznych, które mogą prowadzić do syntezy skutecznych leków. Badania te mają na celu walkę z opornymi na antybiotyki szczepami bakterii, takimi jak Acinetobacter baumannii, który jest jednym z czołowych patogenów odpowiedzialnych za zgony związane z opornością na antybiotyki.
AI w walce z opornością bakterii na antybiotyki
Antybiotykoodporność jest globalnym problemem zdrowotnym, a dostęp do nowych antybiotyków staje się coraz bardziej ograniczony. SyntheMol, generatywny model AI, opracowuje nowe struktury chemiczne i sugeruje przepisy na ich syntezę, co może przyczynić się do przyspieszenia rozwoju nowych antybiotyków.
Proces tworzenia nowych leków przez SyntheMol
Zespół badaczy, pod kierownictwem profesora Jamesa Zou oraz doktora Kyle’a Swansona, postanowił wyjść poza standardowe metody przeszukiwania baz danych istniejących związków chemicznych. Zamiast tego, wykorzystano generatywną AI do tworzenia całkowicie nowych molekuł. Model ten, przeszkolony na bazie ponad 130 tysięcy elementów molekularnych, generuje nie tylko nowe związki, ale również szczegółowe przepisy na ich syntezę.
„Halucynacje” AI w procesie odkrywania leków
Generatywne AI ma tendencję do tworzenia tzw. „halucynacji” – czyli wytwarzania związków, które mogą nie być możliwe do stworzenia w rzeczywistości. Aby temu zapobiec, zespół wprowadził ograniczenia w modelu SyntheMol, aby upewnić się, że generowane związki mogą być rzeczywiście zsyntetyzowane w laboratorium. Dzięki temu model nie tylko generuje nowe molekuły, ale także proponuje pełny proces ich syntezy.
Testowanie skuteczności nowych związków
Spośród 25 tysięcy wygenerowanych związków, 70 zostało uznanych za obiecujące w walce z bakteriami opornymi na antybiotyki. Enamine, ukraińska firma chemiczna, pomogła w syntezie tych związków, z których sześć wykazało zdolność do niszczenia szczepów Acinetobacter baumannii. Dwa z tych związków zostały przetestowane na myszach, wykazując bezpieczeństwo użycia.
Znaczenie odkryć dla przyszłości medycyny
Model SyntheMol otwiera drzwi do eksploracji nowej „przestrzeni chemicznej”, która do tej pory była nieodkryta przez ludzi. Generatywna AI może stać się kluczowym narzędziem w odkrywaniu nowych leków, nie tylko na antybiotyki, ale również w innych obszarach medycyny, takich jak choroby serca czy opracowywanie nowych barwników fluorescencyjnych.
Wyzwania w rozwoju nowych leków
Jednym z głównych wyzwań jest zapewnienie, że nowe związki są nie tylko skuteczne w walce z bakteriami, ale także bezpieczne dla organizmów. Proces ten wymaga dalszych testów, zarówno w laboratorium, jak i w badaniach na zwierzętach, zanim będzie można przystąpić do badań klinicznych.
Perspektywy na przyszłość
Stanford Medicine planuje rozszerzenie wykorzystania SyntheMol w badaniach nad innymi dziedzinami medycyny, co może zrewolucjonizować sposób, w jaki nowe leki są odkrywane i produkowane.
FAQ
1. Jak AI pomaga w odkrywaniu nowych leków?
AI może generować nowe struktury chemiczne i przepisy na ich syntezę, co przyspiesza rozwój nowych leków.
2. Co to jest SyntheMol?
SyntheMol to model AI opracowany przez Stanford Medicine, który tworzy nowe molekuły do walki z opornymi bakteriami.
3. Jakie bakterie są celem badań SyntheMol?
Jednym z głównych celów jest Acinetobacter baumannii, bakteria odpowiedzialna za wiele zgonów związanych z opornością na antybiotyki.
4. Jakie wyzwania wiążą się z wykorzystaniem AI w medycynie?
AI może generować związki trudne do zsyntetyzowania, dlatego kluczowe jest wprowadzenie ograniczeń, aby proponowane leki były rzeczywiście wykonalne.
5. Czy nowe związki są już testowane na ludziach?
Nie, na razie związki są testowane na myszach, a badania kliniczne będą kolejnym krokiem.
6. Jakie są perspektywy na przyszłość?
Stanford Medicine planuje dalsze wykorzystanie SyntheMol w badaniach nad innymi chorobami, co może zrewolucjonizować medycynę.
