Вчені виявили – штучний інтелект допомагає знаходити молекули, що мають такий самий ефект, як і природні продукти. Завдяки штучному інтелекту з’явилися нові можливості для відкриття ліків, передає Сursorinfo.
Зазначається, що вчені зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха (ETHZ) опублікували своє дослідження у виданні Advanced Science. Професор комп’ютерного дизайну ліків Гісберт Шнайдер підкреслив, що наразі понад 50% ліків створені на основі цілющих речовин. Разом зі своєю командою вчених він успішно продемонстрував, як штучний інтелект (ШІ) можна цілеспрямовано використовувати для пошуку нових фармацевтичних з’єднань для натуральних продуктів.
Повідомляється, що ШІ може допомогти виявити альтернативи таким з’єднанням, що мають аналогічний ефект, але набагато простіші та дешевші у виробництві.
Коли вчені переглядали колекції натуральних продуктів в пошуках нових ліків, Шнайдер і його команда змінили сценарій. Вони почали шукати можливі цільові молекули (зазвичай білки натуральних продуктів), щоб ідентифікувати фармакологічно релевантні з’єднання.
«При використанні цього методу шанси знайти значущі з медичної точки зору пари активного інгредієнта і цільового білка набагато вище, ніж при звичайному скринінгу», – роз’яснив дослідник.
Хіміки з ETHZ перевірили свою концепцію з марінопіролом А, бактеріальною молекулою, яка має антибіотичні, протизапальні й протиракові властивості. Однак було проведено обмежене дослідження того, з якими білками людського тіла взаємодіє природна речовина, викликаючи ці ефекти.
Щоб знайти можливі цільові білки марінопіролу А, дослідники використовували алгоритм, який вони самостійно розробили. За допомогою моделі машинного навчання, алгоритм порівняв фармакологічно цікаві частини марінопіролу А з відповідними патернами відомих ліків, для яких відомі цільові білки, з якими вони зв’язуються.
Лабораторні експерименти підтвердили, що марінопірол А дійсно викликав вимірні взаємодії з більшістю передбачених білків.
Зазначається, що робота дослідницької групи на даному етапі не зупинилася. Щоб знайти простішу хімічну сполуку зі схожим ефектом, фахівці застосували ще один алгоритм. Перед програмою ШІ було поставлене завдання стати «віртуальним хіміком» і знайти молекули, які мають хімічні властивості, аналогічні природній моделі.
Щоб визначити шлях синтезу, програма мала доступ до каталогу, який містить понад 200 вихідних матеріалів, 25 тис. хімічних будівельних блоків і 58 встановлених схем реакцій. Після кожної стадії реакції програма вибирала, як вихідний матеріал для наступної стадії варіанти, що найбільш точно відповідали марінопіролу А за функціональністю.
Загалом алгоритм знайшов 802 відповідних молекули на основі 334 різних каркасів. Дослідники синтезували чотири кращих в лабораторії й виявили, що насправді вони поводилися дуже схоже до природної моделі. Вони вплинули на сім з восьми білків-мішеней, які ідентифікував алгоритмом.
Згодом вчені детально досліджували найбільш перспективну молекулу. Повідомляється, що рентгеноструктурний аналіз показав, що створене компаундом з’єднання зв’язується з активним центром цільового білка, так само як і відомі інгібітори зазначеного ферменту. Вчені дійшли висновку, що попри різну структуру, виявлена AI молекула працює за аналогічним механізмом.
«Наша робота доводить, що алгоритми штучного інтелекту можна цілеспрямовано використовувати для розробки активних інгредієнтів з такими самими ефектами, як у натуральних речовин, але з простішою структурою. Це допомагає не тільки виробляти нові ліки. Ми на порозі потенційно фундаментальних змін в медико-хімічних дослідженнях», – резюмував Шнайдер.
Нагадаємо, що Google розробив технологію визначення дерматологічних захворювань за фото. В її основі лежить штучний інтелект та аналіз 65 тис. зображень.
