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前沿News丨强大!AI首次独自研发新药,可杀死最危险病菌!

前沿News丨强大!AI首次独自研发新药,可杀死最危险病菌!

作者: 后厂理工学院 | 来源:发表于2020-03-06 17:31 被阅读0次

    自发现青霉素以来,抗生素已成为现代医学的基石。但在全球范围内,细菌对抗生素的耐药性正急剧上升。世界卫生组织(WHO)说,抗生素耐药性是一种日益严重的对全球健康的威胁,需要所有政府部门和社会采取行动。卡梅伦政府的奥尼尔报告警告说,如果没有新的抗生素来抵抗耐药性,到2050年,全世界每年将有1000万人的感染风险。

    为了找到新的抗生素,研究人员首先训练了一种“深度学习(Deep Learning)”算法,以识别杀死细菌的分子种类。为此,他们向程序提供了将近2500种药物和天然化合物的原子和分子特征,以及该物质是否能很好地阻止细菌E.coli的生长的信息。

     

    (图片来自网络)

    一旦算法了解了好的抗生素具有什么分子特征,科学家就将其设置在一个正在研究的6000多种化合物的库中,以治疗各种人类疾病。该算法没有寻找任何潜在的抗菌剂,而是关注看起来有效但与现有抗生素不同的化合物,这增加了药物以新的方式起作用的机会,而这些新的方式还没有引起细菌的抵抗。

    在实验中,研究人员设计了他们的模型,以寻找能够使分子有效杀死大肠杆菌的化学特征。为此,他们在大约 2500 个分子上训练了该模型,其中包括大约 1700 种 FDA 批准的药物以及 800 种具有不同结构和不同生物活性的天然产物。

    对该模型进行训练后,研究人员在 Broad Institute 的 Drug Repurposed Hub(约 6000 种用于人类疾病研究的分子库)中对模型进行了测试。该模型选出了一种分子,该分子被认为具有很强的抗菌活性,并且化学结构不同于任何现有的抗生素。通过使用不同的机器学习模型,研究人员还发现该分子可能对人体细胞毒性低。

    从产生的结果中,研究人员选择了大约 100 个进行物理测试的候选分子。参考《 2001 年:太空漫游》中虚构的人工智能系统后,研究人员决定将该分子称为 halicin。此前,该分子被认为可以治疗糖尿病,后被证明是一种有效的抗生素。

    麻省理工学院的这项最新研究,既提高了化合物间定的准确性,又大大降低了筛选工作的成本,在医学界获得了众多专家的高度赞扬。以色列理工学院的生物学和计算机科学教授罗伊·基肖尼(Roy Kishony)认为:这项研究是具有开创性的,标志着抗生素发现乃至更普遍的药物发现发生了巨大转变。匹兹堡卡内基梅隆大学的计算生物学家鲍勃·墨菲(Bob Murphy)则表示:这项研究为使用计算方法发现和预测潜在药物特性增添了一个很好的案例和示范。

    人工智能并不是一个全新的概念,一直在发展在进步。AI应用在医疗领域的范畴也越来越多,更多应用也一一落地。例如此次疫情的汉王科技与百度,研发出即使带着口罩依旧可以进行人脸识别的技术,这就是基于人工智能领域机器视觉技术;以及阿里达摩院与阿里云共同合作出品的“新冠病毒肺炎AI辅诊助手”,在20秒内对疑似案例的CT影像进行判读,区分新冠肺炎、普通病毒肺炎以及健康的影响,分析结果准确率高达96%。

    (图片来自网络)

    在这场突如其来的疫情中,AI 技术在药物研发、远程医疗、药物筛选等各个方面的成果,都在很大的程度上为人类做出了巨大的贡献和帮助。这也是我们需要不断持续的发展人工智能的根本所在,在不伤害人类的基础上,最大限度的服务与帮助人类的发展。

    最后,也祝愿每一位坚守在第一线的医疗工作者们,能够健康回家,也希望能有更多的科技力量,帮助到每一位奋斗在这场“战疫”中的人。

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