Nykyisen pandemian myötä on noussut esiin toinen vakava uhka kansanterveydelle - antibiooteille vastustuskykyisten "superbakteerien" lisääntyminen. Uusia antibiootteja siis tarvitaan, mutta niiden kehittäminen vie aikaa. Yhtiö IBM-tutkimus sovelsi tekoälyä tähän tehtävään ja sai erittäin nopeasti kaksi lupaavaa uutta lääkekandidaattia.
Kuten kaikki organismit, bakteerit kehittyvät reaktiona ympäristönsä muutoksiin, joten kun pumppaamme kehoamme lääkkeillä, on vain ajan kysymys, ennen kuin jotkut niistä keksivät, kuinka suojella itseään. Riittävän ajan ja antibioottien käytön myötä ainoat mikrobit jäävät geneettisesti lääkkeille vastustuskykyisiksi mikrobeiksi.
Tiedemiehet ennustavat, että ilman uusia antibiootteja tai muita hoitoja vuoteen 2050 mennessä pienet infektiot voivat alkaa vaatia jopa 10 miljoonaa ihmishenkeä vuodessa. Uusien lääkkeiden kehittäminen kestää vuosia ja vaatii paljon yritystä ja erehdystä. Onneksi tekoäly on juuri sellainen työ, jossa tekoäly on erinomaista, joten IBM on kehittänyt uuden järjestelmän selvittämään numerot puolestamme.
IBM:n tutkimusryhmä on luonut tekoälyjärjestelmän, joka tutkii koko molekyylikokoonpanojen mahdollisuuksien tilaa paljon nopeammin. Ensinnäkin tutkijat aloittivat mallin – syvägeneratiivisen autoenkooderin – joka pohjimmiltaan tutkii useita peptidisekvenssejä, kerää tärkeitä tietoja niiden toiminnoista ja molekyyleistä, joista ne koostuvat, ja etsii yhtäläisyyksiä muiden peptidien kanssa.
Sitten käytetään järjestelmää nimeltä Controlled Latent -attribuuttitilanäytteenotto (CLaSS). Tämä järjestelmä käyttää kerättyä dataa ja tuottaa uusia peptidimolekyylejä, joilla on tietyt halutut ominaisuudet. Tässä tapauksessa se on antimikrobinen tehokkuus.
Mutta kyky tappaa bakteereja ei tietenkään ole ainoa vaatimus antibiootille – sen on myös oltava turvallinen ihmisille ja ihanteellisesti toimittava useita bakteeriluokkia vastaan. Täten tekoälyn tuottamat molekyylit viedään sitten syvän oppimisen luokittimien läpi tehottomien tai myrkyllisten yhdistelmien karsimiseksi.
48 päivän kuluessa AI-järjestelmä tunnisti, syntetisoi ja kokeili 20 uutta peptidiantibioottikandidaattia. Erityisesti kaksi niistä osoittautui erityisen lupaaviksi - ne olivat erittäin tehokkaita useita bakteereja vastaan. Niillä oli myös alhainen toksisuus soluviljelmissä ja hiirillä tehdyissä testeissä.
Kaksi uutta antibioottikandidaattia ovat itsessään tarpeeksi mielenkiintoisia, mutta prosessi, jolla ne löydettiin, on todellinen läpimurto. Mahdollisuus kehittää ja testata uusia antibiootteja nopeammin ja tehokkaammin voi auttaa estämään painajaisskenaarion palaamisen antibioottien aikoihin.
Lue myös:
- Xiaomi osti tekoälyteknologiaa kehittävän CVITEKin
- Viisi tapaa, joilla tekoäly voi auttaa meitä avaruustutkimuksessa