Một loại kháng sinh mới chống lại vi khuẩn Staphylococcus Aureus (MRSA) kháng thuốc đã được phát hiện bằng mô hình AI .
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) đang chứng tỏ là yếu tố thay đổi cuộc chơi trong y học. Công nghệ này đã giúp các nhà khoa học khám phá ra loại kháng sinh mới đầu tiên sau hơn 60 năm.
Theo Euronews, việc phát hiện ra hợp chất mới có thể tiêu diệt vi khuẩn kháng thuốc – nguyên nhân gây ra hàng nghìn ca tử vong trên toàn thế giới mỗi năm – đánh dấu một bước ngoặt trong cuộc chiến chống kháng thuốc. .
Lần đầu tiên sau hơn 60 năm, các nhà khoa học đã phát hiện ra loại kháng sinh mới với sự trợ giúp của AI. (Ảnh minh họa: Canva).
James Collins, Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Y tế tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết : “Điều quan trọng ở đây là chúng ta có thể biết các mô hình đang học để dự đoán điều gì về một số phân khúc nhất định”. sẽ tạo ra kháng sinh tốt. “Chúng tôi mang đến một khuôn khổ giúp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm tài nguyên và cung cấp cái nhìn sâu sắc về mặt cơ học, từ quan điểm cấu trúc hóa học, theo những cách mà chúng tôi chưa từng làm cho đến nay.”
Vừa được công bố trên tạp chí Nature, phát hiện này là kết quả chung của một nhóm gồm 21 nhà nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình học sâu để dự đoán hoạt động và độc tính của hợp chất mới.
Học sâu liên quan đến việc sử dụng mạng lưới thần kinh nhân tạo để tự động tìm hiểu và biểu diễn các tính năng từ dữ liệu mà không cần lập trình rõ ràng.
Nó ngày càng được áp dụng vào lĩnh vực khám phá thuốc để đẩy nhanh việc xác định các loại thuốc tiềm năng, dự đoán tính chất của chúng và tối ưu hóa quá trình phát triển thuốc.
Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu tập trung vào tụ cầu vàng kháng methicillin (MRSA).
Nhiễm trùng MRSA có nhiều triệu chứng từ nhiễm trùng da nhẹ đến các tình trạng nghiêm trọng hơn và có khả năng đe dọa tính mạng như viêm phổi và nhiễm trùng máu.
Theo Trung tâm Phòng ngừa và Kiểm soát Dịch bệnh Châu Âu (ECDC), mỗi năm có gần 150.000 ca nhiễm MRSA xảy ra ở khu vực Liên minh Châu Âu. Đồng thời, gần 35.000 người ở khu vực này tử vong do nhiễm vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT đã đào tạo một mô hình học sâu có thể mở rộng bằng cách sử dụng các bộ dữ liệu mở rộng.
Để tạo ra dữ liệu huấn luyện, khoảng 39.000 hợp chất đã được đưa vào đánh giá về hoạt tính kháng sinh chống lại MRSA. Sau đó, cả dữ liệu thu được và thông tin chi tiết về cấu trúc hóa học của các hợp chất đều được đưa vào mô hình.
Để tinh chỉnh việc lựa chọn các loại thuốc tiềm năng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thêm ba mô hình học sâu. Những mô hình này được đào tạo để đánh giá độc tính của các hợp chất trên ba loại tế bào riêng biệt của con người.
Bằng cách tích hợp những dự đoán về độc tính này với hoạt tính kháng khuẩn đã được xác định trước đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được các hợp chất có hiệu quả chống lại vi khuẩn ở mức độ có hại. tối thiểu cho cơ thể con người.
Sử dụng bộ mô hình này, khoảng 12 triệu hợp chất đã được sàng lọc. Các mô hình đã xác định các hợp chất từ năm loại khác nhau, được phân loại dựa trên cấu trúc hóa học cụ thể trong các phân tử, cho thấy hoạt động được dự đoán chống lại MRSA.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã thu được khoảng 280 hợp chất và thử nghiệm chúng chống lại MRSA trong môi trường phòng thí nghiệm. Cách tiếp cận này đã giúp họ xác định được hai “ứng cử viên” kháng sinh đầy triển vọng.
Trong các thí nghiệm liên quan đến hai mô hình chuột – một mô hình nhiễm trùng da MRSA và một mô hình nhiễm trùng toàn thân MRSA – mỗi hợp chất này làm giảm quần thể MRSA xuống 10 lần.
- Máu rồng Komodo sẽ được chế tạo thành kháng sinh mới
- Loại kháng sinh mới được mệnh danh là “ngựa thành Troy”
- Cuộc chiến sinh tồn của vi khuẩn tạo ra kháng sinh mới
