Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) продемонстрировали прорыв в области разработки новых антибиотиков, используя достижения искусственного интеллекта. В ходе исследования были созданы два новых класса лекарственных средств, обладающих высокой эффективностью против бактериальных бактерий, вызывающих опасные инфекции — гонококк (Neisseria gonorrhoeae) и золотистый стафилококк, особенно штаммы, устойчивые к современным препаратам (MRSA). Эти микроорганизмы представляют собой серьёзную угрозу для здоровья человека, поскольку вызывают тяжелые заболевания, а их устойчивость к существующим антибиотикам приводит к увеличению смертности. По последним оценкам, ежегодно в мире умирает около 5 миллионов человек из-за инфекций, вызванных устойчивыми бактериями, что подчеркивает необходимость поиска новых методов борьбы с ними.
Для создания новых молекул команда ученых использовала передовые алгоритмы машинного обучения, которые помогли сгенерировать и проанализировать более 36 миллионов гипотетических соединений. Большинство из них никогда не существовали в природе и не встречались в известных химических библиотеках, что существенно расширяет горизонты поиска новых антибиотиков. На практике это означает, что ученые выходят за рамки привычных методов, ориентированных на известные структуры и механизмы действия. После сложного многоступенчатого отбора и экспериментов были выделены несколько перспективных кандидатов, обладающих уникальными свойствами. Эти вещества не просто уничтожают бактерии, а разрушают их клеточные мембраны — принципиально новый механизм antimicrobial action, который снижает вероятность появления устойчивых штаммов и обеспечивает более продолжительную эффективность.
Первое направление работы было сосредоточено на борбе с гонококком. Алгоритмы перебрали около 45 миллионов химических фрагментов и отобрали примерно миллион потенциально активных, безопасных для клеток человека соединений. Среди них был выявлен ключевой компонент — фрагмент F1, на базе которого искусственный интеллект создал целых 7 миллионов новых молекул. Лишь две из них были успешно синтезированы и протестированы in vitro. Одной из наиболее перспективных стала молекула NG1, которая показала высокий уровень эффективности в уничтожении гонококков как в лабораторных условиях, так и на моделях у мышей с лекарственно-устойчивой инфекцией. Дополнительные исследования выявили белковую мишень LptA, участвующую в формировании внешней мембраны бактерии, что открыло новые горизонты для точечной терапии.
Второе направление работы было гораздо более открытым — алгоритмы генерировали молекулы без каких-либо ограничений, кроме базовых правил химии. В результате было создано более 29 миллионов соединений, ориентированных против стафилококка. Из них ученым удалось синтезировать 22 образца, из которых шесть проявили мощное антибактериальное действие в лабораторных условиях. Самый результативный препарат, DN1, успешно справился с MRSA у мышей, устранив инфекцию на коже.
Профессор Джеймс Коллинз, руководитель проекта, отметил, что использование искусственного интеллекта позволяет значительно расширить химический репертуар, выходя за пределы привычных структур, и обнаруживать принципиально новые механизмы борьбы с бактериями. Он подчеркнул, что за последние инструкции лишь немногим десяткам новых антибиотиков было присвоено одобрение FDA, и большинство из них являются лишь вариациями известных молекул. Поэтому инновационный подход, основанный на ИИ, способен значительно ускорить создание патоген-специфических средств и снизить риски возникновения сопротивляемости.
На сегодняшний день некоммерческая организация Phare Bio в партнерстве с MIT занимается доработкой и модификацией разработанных молекул NG1 и DN1 для проведения дальнейших доклинических испытаний. Учёные планируют использовать подобную платформу для поиска антибиотиков против других опасных патогенов, таких как возбудители туберкулёза и синегнойной инфекции. В перспективе это позволит значительно расширить арсенал современных терапевтических средств, что крайне важно на фоне роста резистентности к существующим препаратам. Такой инновационный подход демонстрирует, что будущее борьбы с устойчивыми бактериями лежит в интеграции передовых технологий и фармацевтики, открывая путь к новым, более эффективным и безопасным лекарственным средствам.
