Исследователи из Пенсильванского университета разработали инструмент генеративного ИИ под названием AMP-Diffusion. Этот инструмент способен создавать десятки тысяч новых противомикробных пептидов (AMP), обладающих потенциалом для уничтожения бактерий.
Новая технология была разработана лабораториями Сесара де ла Фуэнте и Пранама Чаттерджи. По словам Сесара де ла Фуэнте, старшего соавтора статьи, «природа имеет конечный набор данных; с помощью ИИ мы можем разрабатывать антибиотики, которые эволюция никогда не пробовала». Пранам Чаттерджи, второй старший соавтор, добавил, что они используют те же алгоритмы ИИ, что и для генерации изображений, но адаптировали их для создания мощных новых молекул.
Как работает AMP-Diffusion? В отличие от некоторых генеративных моделей, таких как ChatGPT, которые предсказывают следующее слово, AMP-Diffusion использует «диффузионные» модели. Эти модели начинают со случайного «шума» и итеративно превращают его в связный результат. Вместо «очистки» пикселей, как в ИИ для изображений, AMP-Diffusion уточняет последовательности аминокислот, создавая новые пептиды. Инструмент использует ESM-2, широко используемую языковую модель белков, обученную на сотнях миллионов естественных белковых последовательностей, что позволяет генерировать кандидатов быстрее и с большей вероятностью соответствовать сложным паттернам, делающим пептиды эффективными.
Результаты и Перспективы:
- Исследователи сгенерировали около 50 000 кандидатов в антибиотики.
- С помощью другого инструмента ИИ, APEX 1.1, разработанного лабораторией де ла Фуэнте, они отфильтровали результаты, отобрав 46 наиболее перспективных.
- После синтеза эти кандидаты были протестированы на человеческих клетках и моделях животных.
- При лечении кожных инфекций у мышей два AMP продемонстрировали эффективность наравне с одобренными FDA препаратами — левофлоксацином и полимиксином B, используемыми для лечения устойчивых к антибиотикам бактерий.
- Важно отметить, что наиболее эффективные AMP не показали обнаруживаемых побочных эффектов в моделях на животных.
Конечная цель команды — «сократить срок открытия антибиотиков с лет до дней», — подчеркнул де ла Фуэнте. Этот прорыв может значительно ускорить разработку новых методов лечения в условиях растущей глобальной угрозы устойчивости к антибиотикам.
