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隨著具有廣泛耐藥性的超級耐藥細(xì)菌的出現(xiàn)，人類迫切需要結(jié)構(gòu)新穎的抗生素。最近，加拿大麥克馬斯特大學(xué)和美國斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新的生成式人工智能模型，可以快速、低成本地設(shè)計新的抗生素分子，并給出了合成路線，使化學(xué)家們可以在實驗室輕松合成出新分子。3月22日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然—機(jī)器智能》。

2022年的一項全球性研究顯示，2019年全球約有127萬人直接死于抗生素耐藥性。

“抗生素是一種獨(dú)特的藥物。一旦我們開始在臨床上使用它們，就啟動了藥物失效計時器，因為細(xì)菌會迅速進(jìn)化以抵抗它們?！痹撜撐牡闹饕髡摺Ⅺ溈笋R斯特大學(xué)助理教授Jonathan Stokes表示，“我們需要快速且廉價地發(fā)現(xiàn)抗生素，這就是人工智能發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方，”

此前，人工智能模型在開發(fā)抗生素方面存在明顯的局限性：性質(zhì)預(yù)測模型在評估某一種化學(xué)性質(zhì)時，需要挨個評估不同分子，擴(kuò)展性較差；而生成模型雖然可以快速設(shè)計多種分子，但生成的分子往往難以在實驗室合成。

研究人員設(shè)計了一種人工智能生成模型SyntheMol，并選取超級耐藥細(xì)菌——鮑曼不動桿菌來進(jìn)行試驗。這是一種很難根除的細(xì)菌，已被世界衛(wèi)生組織確定為世界上最危險的耐藥細(xì)菌之一。

他們從包含13.2萬個分子片段的數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，這些片段可以像樂高積木一樣無縫銜接，但性質(zhì)卻截然不同。然后將這些分子片段與一組13 個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行交叉驗證，從而獲得300 億個片段的雙向組合，從中設(shè)計出58個最有前景的新分子，并利用另一個人工智能毒性預(yù)測模型來測試新分子的毒性。

在隨后的實驗室研究中，他們合成了這些結(jié)構(gòu)新穎的分子，并驗證其中6個新分子表現(xiàn)出對鮑曼不動桿菌和其他幾種細(xì)菌病原體的有效抗菌活性，而且無毒。

“Synthemol 不僅設(shè)計了有前途的候選藥物的新穎分子，而且還生成了如何制造每種新分子的配方。這是一種新方法，也是游戲規(guī)則的改變者，因為化學(xué)家往往不知道如何制造人工智能設(shè)計的分子?！闭撐暮现摺⑺固垢４髮W(xué)副教授James Zou說。