Umelá inteligencia (AI) je čoraz šikovnejšia a schopnejšia. Jej kapacity postupne využívame vo viacerých kľúčových odvetviach a sektoroch, vrátane zdravotníctva. Tu sa AI v poslednom období zaslúžila o mnoho kľúčových úspechov. A teraz prichádza ďalší. Ako informuje portál Euronews, po novom sa vďaka nej vedcom z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) podarilo objaviť nové antibiotiká.
Prejsť na:
Pre medicínsku spoločnosť ide o veľmi dôležitý objav, predovšetkým ak zohľadníme skutočnosť, že prvé antibiotiká boli objavené pred viac ako 60 rokmi. Nové antibiotiká, ku ktorých objavu prispela AI, majú byť účinné proti baktérii známej ako Staphylococcus aureus (MRSA), ktorá je odolná voči meticilínu. Podľa Európskeho centra pre prevenciu a kontrolu chorôb (ECDC) sa v Európskej únii (EÚ) každoročne vyskytne takmer 150 000 infekcií MRSA.
Prečítajte si tiež:
- Slovenskí vedci opäť prekvapujú: Vyvíjajú špičkovú technológiu, zvyšok sveta im tlieska
- Obrovský posun vpred vo výskume čiernych dier: Nad Zemou už krúži špeciálny satelit
- Vyzbrojený vesmír: SpaceX na palube Falcon Heavy vyniesla do kozmu armádne lietadlo
Antibiotiká sú nepochybne jedným z najdôležitejších objavov histórii zdravotníctva. Nie sú však dokonalé. Poniektoré baktérie sú voči antibiotikám rezistentné, preto je potrebné hľadať nové riešenia. A jedno také, ako sme už zmienili, teraz prináša AI. Nové antibiotiká môžu byť zlomovým okamihom v boji proti baktérii, ktorá je odolná voči súčasným liekom a kvôli tomu každoročne zapríčiňuje desaťtisíce smrtí po celom svete.
AI predpovedala, ktoré molekuly môžu byť účinné
„Poznatok v tomto prípade spočíval v tom, že sme mohli vidieť, čo sa modely naučili, aby mohli predpovedať, že určité molekuly budú dobrými antibiotikami,“ uviedol James Collins, profesor medicínskeho inžinierstva a vedy na MIT, vo vyhlásení. „Naša práca poskytuje rámec, ktorý je časovo a zdrojovo efektívny a z hľadiska chemickej štruktúry mechanicky prehľadný spôsobom, ktorý sme doteraz nemali.“
Kľúčovou súčasťou procesu, ktorý viedol k objavu nových antibiotík, bolo hlboké učenie schopné poskytovať užitočné informácie o mechanizmoch, akými molekuly dokážu plniť úlohu antibiotík. AI modely predpovedali, ktoré zlúčeniny by mohli byť účinnými antibiotikami. Okrem toho ponúkali vzhľad toho, prečo a ako tieto zlúčeniny fungujú na molekulárnej úrovni.
Podľa odborníkov je tento postup časovo a zdrojovo efektívny a prináša úplne nový pohľad na chemickú štruktúru potenciálnych liečiv.
Zložitý školiaci proces
Pokiaľ ide o údaje, na ktorých boli modely trénované, vytvorené boli za posúdenia asi 39 000 zlúčenín z hľadiska ich antibiotickej aktivity proti MRSA. Následne boli do modelu vložené výsledné údaje aj podrobnosti týkajúce sa chemických štruktúr zlúčenín.
„V tejto štúdii sme si dali za cieľ otvoriť čiernu skrinku. Tieto modely pozostávajú z veľmi veľkého objemu výpočtov, ktoré napodobňujú nervové spojenia, a nikto v skutočnosti nevie, čo sa deje pod kapotou,“ uviedol Felix Wong, postdoktorand na MIT a Harvarde.
Na spresnenie výberu potenciálnych liekov výskumníci použili tri modely hlbokého učenia, ktoré boli vyškolené na hodnotenie toxicity zlúčenín na troch rôznych typoch ľudských buniek. Integráciou týchto predpovedí toxicity s predtým určenou antimikrobiálnou aktivitou výskumníci vytipovali zlúčeniny schopné účinne bojovať proti mikróbom s minimálnym poškodením ľudského tela.
Modely dokázali identifikovať zlúčeniny z piatich rôznych tried, rozdelených do kategórií podľa špecifických podštruktúr v molekulách, ktoré vykazovali predpokladanú aktivitu proti MRSA. Následne výskumníci získali približne 280 takýchto zlúčenín a vykonali testy proti MRSA v laboratórnych podmienkach. Tento prístup ich viedol k identifikácii dvoch sľubných kandidátov na antibiotiká z rovnakej triedy.
Experiment ukázal úspech
Konečnou fázou procesu bolo experimentovanie na dvoch modeloch, jeden pre kožnú infekciu MRSA a druhý pre systémovú infekciu MRSA. V oboch prípadoch dokázala každá z objavených zlúčenín znížiť populáciu MRSA až 10-násobne.
