麦克马斯特大学和麻省理工学院的科学家们利用人工智能发现了一种新的抗生素，这种抗生素可用于对抗一种致命的、耐药的病原体，这种病原体会侵袭脆弱的医院患者。他们使用的过程还可以加速其他抗生素的发现，以治疗许多其他具有挑战性的细菌。
研究人员正在应对对治疗鲍曼不动杆菌的新药的迫切需求，鲍曼不动杆菌被世界卫生组织确定为世界上最危险的抗生素耐药细菌之一。 众所周知，鲍曼不动杆菌很难根除，可引起肺炎、脑膜炎和感染伤口，所有这些都可能导致死亡。
主要作者乔纳森·斯托克斯 (Jonathan Stokes) 是麦克马斯特大学生物化学与生物医学科学系的助理教授。 研究人员发现了一种新的抗菌化合物来治疗病原体鲍曼不动杆菌。 图片来源：麦克马斯特大学
鲍曼不动杆菌通常在医院环境中发现，它可以在表面上长期存活。 病原体能够从其环境中的其他细菌种类中获取 DNA，包括抗生素抗性基因。
在这项于 5 月 25 日发表在《自然化学生物学》杂志上的研究中，研究人员报告说，他们使用人工智能算法来预测抗菌分子的新结构类别，并确定了一种新的抗菌化合物，他们将其命名为 abaucin。
通过常规筛选发现针对鲍曼不动杆菌的新抗生素一直具有挑战性。 传统方法耗时、成本高且范围有限。而现代AI算法可以访问数亿，可能数十亿，具有抗菌特性的分子。
“这项工作验证了机器学习在寻找新抗生素方面的好处”，该论文的第一作者兼麦克马斯特生物医学与生物化学系助理教授乔纳森斯托克斯说，他与詹姆斯 J.柯林斯教授一起开展了这项工作 麻省理工学院的医学工程与科学，以及麦克马斯特研究生 Gary Liu 和 Denise Catacutan。
麦克马斯特大学生物化学与生物医学科学系研究生、该论文的共同作者 Gary Liu。 图片来源：麦克马斯特大学
“使用人工智能，我们可以快速探索化学空间的广阔区域，显着增加从根本上发现新抗菌分子的机会，”斯托克斯说，他属于麦克马斯特全球大流行病预防和应对学院。
“药物发现的人工智能方法将继续存在，并将继续完善，”麻省理工学院安利捷健康机器学习诊所生命科学系主任柯林斯说。 “我们知道算法模型是有效的，现在需要广泛采用这些方法来更有效、更便宜地发现新抗生素。”
研究人员报告说，Abaucin 特别有前途，因为它只针对鲍曼不动杆菌，这一重要发现意味着病原体不太可能迅速产生耐药性，并可能带来更精确和有效的治疗方法。
Denise Catacutan，麦克马斯特大学生物化学与生物医学科学系研究生，该论文的合著者。 图片来源：麦克马斯特大学
大多数抗生素本质上都是广谱的，这意味着它们会杀死所有细菌，破坏肠道微生物组，从而为包括艰难梭菌在内的一系列严重感染打开大门。
Stokes 说：“我们知道广谱抗生素不是最理想的，而且病原体有能力进化和适应我们对它们施加的每一个诡计。人工智能方法使我们有机会大大提高我们发现新抗生素的速度，而且我们可以以更低的成本做到这一点。 这是探索新型抗生素药物的重要途径。”