Trenutačno je korištenje umjetne inteligencije za sudjelovanje u otkrivanju i dizajnu novih lijekova postalo vruća staza za istraživanje i razvoj novih lijekova. Jednom je Massachusetts Institute of Technology upotrijebio tehnologiju umjetne inteligencije kako bi uspješno otkrio novi antibiotik - Halicin (Halicin). Antibiotik je pokazao najjače antimikrobno djelovanje u povijesti, a autonomnim učenjem i analizom modela umjetne inteligencije uspješno je pronašao molekule s izvrsnom inhibicijom rasta bakterija. Dubinskim učenjem 2 000 poznatih duhovnih molekula, AI model ne samo da je otkrio nove karakteristike antibiotika, već je i precizno odabrao vrlo učinkovit antibiotik u iznimno velikoj biblioteci proizvoda.
▲U usporedbi s drugim antimikrobnim lijekovima, koje su karakteristike novih lijekova koje je otkrila AI?
Antibiotik halisin ima snažan baktericidni učinak na bakterije koje su razvile rezistenciju na tržištu i ne izaziva novu rezistenciju. U usporedbi s tradicionalnim metodama provjere, brzina pregleda pomoću AI modela je iznimno velika, što uvelike smanjuje troškove. Zanimljivo, Halisin je pokazao značajke koje znanstvenici prije nisu razumjeli, što je otkriće koje baca novo svjetlo na područje istraživanja antibiotika. Međutim, priroda ove značajke je još uvijek nepoznata, a ne može se pronaći jasan odgovor čak ni u obuci AI modela. Rezultati ovog istraživanja pokazuju da je primjena umjetne inteligencije u području otkrivanja lijekova nadišla ograničenja tradicionalnih ljudskih metoda.
Umjetna inteligencija dovela je do učinkovitijeg, isplativijeg i inovativnijeg procesa otkrivanja lijekova u otkrivanju lijekova. Ta se transcendencija prvenstveno ogleda u brzini razvoja, isplativosti i novom razumijevanju svojstava lijekova. Na primjer, modeli umjetne inteligencije mogu brže i učinkovitije pregledati potencijalne kandidate za lijekove, značajno skraćujući vremenski okvir za otkrivanje lijeka u usporedbi s tradicionalnim eksperimentalnim metodama validacije. Korištenje AI modela za probir lijekova značajno smanjuje troškove istraživanja i razvoja i isplativije je od tradicionalnih metoda. Modeli umjetne inteligencije pokazali su sposobnost otkrivanja prethodno neshvaćenih značajki lijekova koje bi moglo biti teško otkriti tradicionalnim istraživačkim metodama, pružajući tako inovativnije smjerove za razvoj novih lijekova.
▲Zašto se zove Halicin, čudno ime?
Izvorno ime Halicina zapravo ima samo jednu šifru, nazvanu SU-3327, koja je zapravo samo eksperimentalni lijek, odnosno prototip lijeka. U početku je proučavan za liječenje dijabetesa, ali zbog loših rezultata ispitivanja, razvoj primjene spoja odavno je prekinut i koristi se samo kao eksperimentalni lijek. Kasnije su modeli umjetne inteligencije (AI) otkrili da halisin ima antibiotska svojstva protiv raznih bakterija. I po tome je dobio službeni naziv. Njegovo ime, "Halicin", referenca je na Hal, izmišljeni sustav umjetne inteligencije iz 2001: Odiseja u svemiru.
"2001: Odiseja u svemiru" klasičan je znanstvenofantastični film i igra ključnu ulogu u povijesti znanstvenofantastičnih filmova i smatra se jednom od prekretnica znanstvenofantastičnih filmova. Poznat po svojim inovativnim vizualima, glazbi i pripovijedanju, film visoko postavlja ljestvicu za buduće znanstveno-fantastične filmove. Predstavlja svemir pun misterija i čuda, dopuštajući publici da duboko razmisli o budućnosti čovječanstva i razvoju znanosti i tehnologije. Postao je dio globalne znanstveno-fantastične kulture i imao je dubok utjecaj na buduće znanstveno-fantastične filmove i TV emisije.
▲Koji je njegov konkretan učinak i izgledi?
Kada je halisin prvi put otkriven, istraživači su koristili računalne metode dubokog učenja kako bi utvrdili da bi halisin mogao biti antibiotik širokog spektra. Ta je mogućnost potvrđena in vitro testiranjem stanične kulture i in vivo pokusima na miševima, pokazujući aktivnost protiv brojnih sojeva otpornih na lijekove, uključujući Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii i Mycobacterium tuberculosis. Njegov mehanizam djelovanja uključuje sekvestraciju željeza unutar bakterijskih stanica, čime se ometa njegova sposobnost reguliranja pH ravnoteže na staničnim membranama. Preliminarna istraživanja sugeriraju da halisin može ubiti bakterije ometanjem njihove sposobnosti održavanja elektrokemijskog gradijenta na staničnoj membrani. Ovaj mehanizam djelovanja razlikuje se od mehanizma većine antibiotika i može otežati bakterijama razvoj otpornosti. Općenito, halisin je pokazao potencijal kao antibiotik, posebno za neke bakterije koje su razvile otpornost na konvencionalne lijekove.
Međutim, ovaj novi lijek prvi put je prijavljen 2019., ali još uvijek nema vijesti o novom lijeku ili bilo kakvih ažuriranja, što je možda naišlo na poteškoće u kasnijim istraživanjima i razvoju novih lijekova. Dva su razloga za početnu sumnju: Prvo, nezadovoljavajući rezultati kliničkih ispitivanja u razvoju novih lijekova mogu biti posljedica neuspjeha početnih ispitivanja da u potpunosti pokažu učinkovitost ili sigurnost lijeka. U tom slučaju, tim za istraživanje i razvoj će možda trebati ponovno procijeniti prikladnost lijeka i poduzeti mjere za njegovu modifikaciju ili optimizaciju. S druge strane, pitanja sigurnosti i toksičnosti također su važno razmatranje, a novi lijekovi moraju proći rigorozne procjene toksičnosti i sigurnosti prije nego što se lansiraju. Ako se tijekom procesa razvoja uoče štetni sigurnosni problemi ili toksičnosti, mogu biti potrebne dodatne studije i modifikacije kako bi se osigurala sigurnost lijeka za pacijente.
▲ Sažetak
Ukratko, strojevi imaju veliki potencijal u otkrivanju lijekova, posebno kada se radi sa složenim informacijama. Dubinskim učenjem strojevi mogu brzo pronaći obrasce i ubrzati otkrivanje novih lijekova. Drugo, suradnja je ključna. Super-tim računalnih, bioloških i farmaceutskih stručnjaka ključ je uspješnog korištenja umjetne inteligencije za razvoj novih lijekova. Ova suradnja nadilazi tradicionalne izazove istraživanja i razvoja i poboljšava učinkovitost. Uspjeh stroja također nam govori da su podaci ključni. Veliki podaci i duboko učenje omogućuju nam točnije razumijevanje učinaka lijekova i ciljaniji dizajn lijekova. Sve u svemu, umjetna inteligencija čini razvoj novih lijekova učinkovitijim i donosi nove mogućnosti u medicinsko područje. S dodatkom snažnije umjetne inteligencije, budućnost robotskog otkrivanja lijekova uskoro će postati stvarnost.