美研究人员利用人工智能发现新型抗生素-世界上什么蛇最毒

发表时间:2020年02月24日 19:35:06内容来源:美研究人员利用人工智能发现新型抗生素

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美研究人员利用人工智能发现新型抗生素

美国科研团队最近利用人工智能技术发现一种新型抗生素,它可以杀灭多种致病细菌,包括一些对所有已知抗生素都具耐药性的细菌菌株。

美国麻省理工学院研究团队开发出一种机器学习算法,可自动学习分子结构并预测其性能。研究人员通过这种算法寻找使分子有效杀灭大肠杆菌的化学特征,训练材料为约1700种美国食品和药物管理局批准的药物和800种生物活性不同的天然化合物。

发表在最新一期美国《细胞》杂志上的这项研究显示,在培养皿中,这种抗生素分子可杀灭除绿脓杆菌之外的数十种细菌菌株,其中包括艰难梭菌、鲍氏不动杆菌和结核杆菌等耐药性较强的细菌。在动物实验中,它也有效清除了小鼠体内的耐药性细菌。

研究团队还利用这一模型对数据库中超过1亿个分子进行筛查,仅3天就找到23个与现有抗生素结构不同的候选化合物,其中8个在实验室中对5种细菌有抗菌活性。研究人员说,未来这一模型还有望用于设计新型抗生素和优化现有的分子,如可设计靶向特定细菌,而不杀灭其他有益细菌的抗生素。

美研究人员利用人工智能发现新型抗生素

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麻省理工学院电子工程和计算机科学教授雷吉娜·巴尔齐莱说,这种机器学习模型在计算机中探索化学结构,具有成本低、时间短、范围广等特点,是传统实验方法无法实现的。

接下来,研究人员利用训练好的算法对美国布罗德研究所药物再利用中心的约6000种化合物进行筛查,从中挑选出了一种具有强大抗菌活性的分子,其化学结构与所有已知抗生素都不同。研究人员还发现,该分子对人体细胞的毒性可能也比较小。

研究人员用这种分子治疗感染了鲍氏不动杆菌的小鼠,结果显示,24小时内小鼠体内这种耐药性细菌被完全清除。研究人员还发现,连续30天使用这种分子未使大肠杆菌对它产生耐药性。相比而言,大肠杆菌在1到3天内就对常用抗生素环丙沙星产生耐药性。