کشف محققان با کمک هوش مصنوعی: ترکیباتی که باکتری‌های مقاوم به دارو را از بین می‌برند

هوش مصنوعی به کشف دسته جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها کمک کرده است. این آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند عفونت‌های ناشی از باکتری‌های مقاوم به دارو را درمان کنند. مقاومت آنتی‌بیوتیکی در باکتری‌ها باعث مرگ بیش از 1.2 میلیون نفر در سال 2019 شد و این رقم هرساله افزایش یافته است.

براساس مقاله منتشرشده در نیچر، محققان دانشگاه MIT با استفاده از هوش مصنوعی، دسته‌ای از ترکیبات را کشف کرده‌اند که می‌تواند یک باکتری مقاوم به دارو را که هر سال باعث مرگ بیش از 10 هزار نفر در ایالات‌متحده می‌شود، از بین ببرد.

ترکیبات جدید توانستند باکتری «استافیلوکوکوس اورئوس» مقاوم به متی‌سیلین (MRSA) را در یک موش آزمایشگاهی از بین ببرند. این ترکیبات همچنین میزان سم بسیار کمی را در سلول‌های انسانی تولید می‌کنند که آن‌ها را برای ساخت دارو مناسب می‌کند.

ساخت داروی جدید با کمک هوش مصنوعی

ترکیبات جدید با استفاده از مدل‌های یادگیری عمیق شناسایی شدند. این مدل‌ها توانستند ساختارهای شیمیایی مرتبط با فعالیت ضدمیکروبی را بیاموزند. سپس این مدل‌ها میلیون‌ها ترکیب دیگر را بررسی و غربال کردند و تخمین زدند که کدام ترکیب ممکن است فعالیت ضدمیکروبی قوی‌تری داشته باشد.

محققان یک مدل یادگیری عمیق را با استفاده از مجموعه داده‌های گسترده‌‌ای آموزش دادند. آن‌ها این داده‌های آموزشی را با آزمایش حدود 39 هزار ترکیب برای فعالیت آنتی‌بیوتیکی علیه MRSA تولید کردند و سپس این داده‌ها را به همراه اطلاعاتی در مورد ساختارهای شیمیایی ترکیبات به مدل دادند.

همچنین برای آنکه مدل هوش مصنوعی ترکیبات قوی‌تر و محدوتری ارائه کند، محققان سه مدل یادگیری عمیق اضافی را آموزش دادند تا پیش‌بینی کنند که آیا این ترکیبات برای انواع مختلف سلول‌های کبد، ماهیچه‌ها و ریه‌های انسان سمی هستند یا خیر. از طریق ترکیب این اطلاعات با پیش‌بینی فعالیت ضدمیکروبی، محققان ترکیباتی را کشف کردند که می‌توانند میکروب‌ها را از بین ببرند، درحالی‌که کمترین اثرات نامطلوب را بر بدن انسان دارند.