人工智能复活巨型分子以制造抗生素 | 科学

几年后，死于频繁的细菌性肺炎或常见感染可能会很常见。根据美国疾病控制与预防中心的数据，在人类面临的所有威胁中，抗生素耐药性位列前十。 世界卫生组织（WHO）. 根据您的数据 专业组 （IACG），到 2050 年，耐药性疾病每年可能导致 1000 多万人死亡，是现在的两倍多。西班牙生物技术专家 César de la Fuente， 以他的名字命名的实验室的首席研究员，也称为小组 机器生物学 来自宾夕法尼亚大学的他在人工智能和深度学习的帮助下已经搜索了十多年（深度学习)，微生物尚未学会如何生存的新分子。他在我们的尼安德特人和丹尼索瓦人祖先身上发现了它们，并将它们复活。现在，根据他发表的文章 自然生物医学工程，在灭绝的动物中，例如猛犸象。这是一场与时间的赛跑，一切都可能隐藏着解决方案，从缺失的物种到微生物暗物质，微生物在任何介质中都留下了遗传物质，但尚未在实验室中培养。

如果抗生素耐药性的产生速度与以前一样，人类的健康将倒退一个世纪，回到青霉素出现之前的时代。防止这一巨大的倒退是 César de la Fuente 及其实验室的使命。

在尼安德特人和丹尼索瓦人身上发现具有抗生素潜力的化合物，为他们打开了一扇大门，让他们能够跨越现存物种的边界，在消失的物种中寻找。“这鼓励我们扪心自问：为什么不探索所​​有动物、所有可供科学研究的灭绝生物呢？”德拉富恩特解释说，他被认为是世界十大研究人员之一。

关键在于技术，技术与生物学的融合使我们能够揭示迄今为止隐藏或已经消失的世界。“能够探索数百种蛋白质组 [conjunto completo de proteínas elaboradas por un organismo] 与此同时，我们必须开发一个比以前更强大的人工智能模型。我们创建了一个模型 深度学习 结合最新的人工智能和 机器学习 [aprendizaje automático] 基于神经网络的”研究人员详细介绍道，他将该系统命名为 APEX（抗生素肽去灭绝 或抗生素肽的去灭绝）。

“它让我们能够探索整个进化史中的生物，包括更新世和全新世时期。我们研究了许多物种，从灭绝的企鹅到猛犸象，再到查尔斯·达尔文在巴塔哥尼亚探险时发现的巨型树懒，”他说。

从这项庞大的工作中，我们总共提取了 10,311,899 个肽（由化学键连接的短氨基酸链），并鉴定出 37,176 个具有广谱抗菌活性的序列。其中近三分之一（11,035 个）在现有组织中是不存在的。“因为我们要复活数千年前存在的分子，所以当代致病细菌从未 看法 而且它们很可能没有抵抗机制，”他解释道。

许多序列已证明具有抗菌功效 体外 （培养皿或培养皿）中，有些已经能够杀死临床前相关小鼠模型中的当代致病细菌，其功效与当今可用的抗生素相当，而且剂量较低。它们已经通过皮肤接触和大腿深部感染进行了测试。

它的起源至今仍不得而知，这迫使该团队甚至开发了新的术语。在大象灭绝的祖先中，发现的小蛋白质被称为 睾丸；来自 达尔文磨齿兽 （达尔文发现的树懒的祖先） 磨齿兽； 是 和马匹 它是在现存斑马及其祖先中发现的。

该团队还尝试将来自同一物种或两个相似物种（猛犸象和古象）的几种分子组合在一起，以增强它们对单一蛋白质的抗菌活性。微生物是否会对这些新化合物产生耐药性以及耐药期有多长还有待观察。“它在名单上，”德拉富恩特说。

“这项研究让我们能够回到过去，找到不同的序列，以及可以帮助我们应对抗生素耐药性和其他问题的多种分子。我们总是用 DNA 来探索生命，但这项研究提出开始使用分子作为进化信息的来源，看看它们是如何进化的，或者随着时间的推移发生了哪些类型的突变，以更多地了解我们自己的免疫系统，并可能预测它将如何进化，”他总结道。

下一步是与制药公司达成正式协议，并超越小鼠模型的临床前水平，进入人体试验，甚至创建一家源自 César de la Fuente 实验室的公司，以完成学术层面的成就。

路易斯·奥斯特罗斯基传染病和流行病学主任 德克萨斯大学休斯顿分校 （德克萨斯大学健康科学中心)，对德拉富恩特的调查毫不在意，他赞扬了在面对他认为是真实的紧急情况时所采取的路线。“我们正处于医学史上非常危险的时期，因为抗生素耐药性正在增加。在日常医疗实践中，我们发现感染无法用现有的抗生素治疗，这是非常严重的，因为医学依赖于抗生素的使用，如手术、治疗或移植等常规治疗。“我们正在进入后抗生素时代，届时我们将不再拥有有效的资源，我们不断寻找新的资源。”

我们正在进入后抗生素时代，届时我们将不再拥有有效的资源，而我们需要不断寻找新的资源

德克萨斯大学健康休斯顿分校传染病和流行病学主任 Luis Ostrosky

从这个意义上说，这位在墨西哥国立自治大学接受培训的研究人员捍卫了所有研究领域。“医学史上最好的抗生素来自大自然，”他强调指出，这些抗生素来自植物、昆虫和其他动物，如鲨鱼。“这种类型的研究 [la del César de la Fuente Lab] 我一直觉得这很有趣。“我们在灭绝物种中发现了抗生素，这些物种在自然界中已经存在了数千年或数百万年，因此它们没有受到进化压力，”他指出。

奥斯特罗斯基强调，这是一份永久性的职业，但也有额外的困难：“抗生素对制药行业来说并不是一门好生意，因为抗生素的疗程通常很短：患者痊愈很快，而制药行业的钱就来自疾病。我们经常看到它们在 10 年后退出市场，然后又回来。我们需要其他类型的激励措施，让我们有保障地拥有未来所需的抗生素。”

这位专家指出，政府支持已经在欧洲和美国实施，或者采用“订阅模式”，这样公司就不会过于依赖销售，这是一种固定的激励。“有很多经济模式，但现在我们肯定需要改变制药行业的思维方式。”从这个意义上说，他主张 世界卫生组织 发挥更加积极的作用并与北美和欧洲机构进行合作。

他为这一需求辩护，因为他认为世卫组织的警告是“正确”和“现实”的。“如果不采取行动，我们可能会看到一个不安全的世界，进行手术或化疗会降低患者的防御能力。不幸的是，与一些感染无法治愈的患者进行临终谈话并不罕见。”

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