Odkrycie oparte na sztucznej inteligencji toruje drogę dla precyzyjnych antybiotyków w leczeniu zapalenia jelit

Przedefiniowanie walki z nieswoistym zapaleniem jelit

Każdy, kto cierpi na nieswoiste zapalenie jelit (IBD) może powiedzieć, że antybiotyki są trochę jak miecz obosieczny. Oczywiście, kontrolują one wybuchy choroby poprzez niszczenie szkodliwych bakterii, ale w tym procesie eliminują również korzystne mikroby kluczowe dla zdrowego jelita. Wynikający z tego brak równowagi może z czasem pogorszyć objawy - to prawie jak użycie młota kowalskiego do strącenia muchy.

Rewolucja możliwa dzięki sztucznej inteligencji

W niezwykłym odkryciu naukowcy z Laboratorium Informatyki i Sztucznej Inteligencji MIT (CSAIL) wraz z Uniwersytetem McMaster zaprezentowali nowy związek, enterololina. W przeciwieństwie do typowych antybiotyków, enterololina koncentruje się na konkretnych bakteriach związanych z zaostrzeniami choroby Leśniowskiego-Crohna, pozostawiając resztę mikrobiomu bez szwanku. To precyzyjne podejście może zwiastować nową erę w leczeniu chorób jelit.

Ale to, co wyróżnia to odkrycie, to metoda zastosowana do jego osiągnięcia. Zamiast polegać wyłącznie na powolnych eksperymentach laboratoryjnych, zespół wykorzystał generatywny model sztucznej inteligencji o nazwie DiffDock. Wynaleziony w CSAIL DiffDock może przewidzieć, w jaki sposób małe cząsteczki wiążą się z białkami - złożone zadanie, którego rozszyfrowanie zwykle wymaga lat. Co imponujące, DiffDock umożliwił naukowcom zrozumienie działania enteroliny w ciągu kilku miesięcy!

Oznacza to, że sztuczna inteligencja nie polega już tylko na identyfikowaniu nowych cząsteczek. Jak ujęła to profesor MIT Regina Barzilay, współtwórczyni DiffDock: "Pokazujemy tutaj, że sztuczna inteligencja może również dostarczać wyjaśnień mechanistycznych". Może to mieć kluczowe znaczenie dla przyspieszenia rozwoju związków na wczesnym etapie. W konwencjonalnych scenariuszach badania mechanizmu działania mogą trwać do dwóch lat i kosztować miliony. Ale DiffDock skrócił ten czas do około sześciu miesięcy, znacznie skracając zarówno czas, jak i koszty.

Wytyczanie ścieżki naprzód

Enterololin wciąż znajduje się na wczesnym etapie rozwoju, ale sytuacja wygląda obiecująco. Stokes (starszy autor badania i adiunkt w McMaster) założył firmę typu spinout, Stoked Bio, aby udoskonalić związek do użytku przez ludzi. Ponadto zespół bada również jego potencjał przeciwko innym patogenom opornym na antybiotyki, w tym Klebsiella pneumoniae. Jeśli postęp będzie postępował w tym tempie, badania kliniczne mogą ruszyć w ciągu najbliższych kilku lat.

Ten przełom rzuca światło nie tylko na chorobę Leśniowskiego-Crohna. Zdolność do koncentrowania się wyłącznie na szkodliwych bakteriach bez zakłócania mikrobiomu była od dawna celem w medycynie, ale odkrywanie i walidacja takich leków była złożonym zadaniem. Narzędzia sztucznej inteligencji, takie jak DiffDock, mogą to zmienić, torując drogę do nowej ery medycyny precyzyjnej. "To, co mnie ekscytuje, to nie tylko ten związek, ale pomysł, że możemy teraz bardziej efektywnie podejść do badań mechanizmu działania" - mówi Stokes. "Dzięki odpowiedniemu połączeniu sztucznej inteligencji, wiedzy naukowej i pracy laboratoryjnej otwieramy nowe drzwi w odkrywaniu leków".

Znaczenie tej pracy nie umyka uwadze Yvesa Bruna, profesora Uniwersytetu w Montrealu, który nie brał udziału w badaniu. Podkreśla on: "Jednym z największych wyzwań dla naszego zdrowia jest wzrost liczby bakterii opornych na środki przeciwdrobnoustrojowe. Sztuczna inteligencja staje się potężnym narzędziem w walce z tymi zagrożeniami. To badanie dowodzi eleganckiego wykorzystania sztucznej inteligencji do ujawnienia, jak działa nowy antybiotyk - kluczowy krok w jego rozwoju".

Rzeczywiście, to ekscytujące badanie na nowo definiuje to, co jest możliwe w naszej walce z uporczywymi chorobami. Otwierając swoje dane publicznie i udostępniając kod DiffDock-L na GitHub, zespół badawczy zachęca do ducha otwartej nauki, który będzie sprzyjał przełomowym odkryciom opartym na współpracy. Z niecierpliwością czekamy na śledzenie postępów w tej niezwykłej podróży.

Więcej szczegółów na temat tego fascynującego przełomu można znaleźć na stronie oryginalny komunikat prasowy.