Գիտնականները արհեստական բանականության միջոցով 60 տարվա մեջ առաջին անգամ նոր հակաբիոտիկներ են հայտնաբերել

Staphylococcus aureus (MRSA) մանրէների դեմ հակաբիոտիկների նոր դասը հայտնաբերվել է խորը ուսուցման մոդելների միջոցով, հայտնում է Euronews-ը։

Արհեստական բանականության (ԱԲ) օգտագործումը  կարևոր տարր է դառնում է բժշկության մեջ։ Այս տեխնոլոգիան օգնել է գիտնականներին բացահայտել 60 տարվա ընթացքում առաջին նոր հակաբիոտիկները:

Նոր միացությունները ունակ են ոչնչացնել դեղերի նկատմամբ կայուն մանրէն, որն ամբողջ աշխարհում ամեն տարի հազարավոր մարդկանց կյանք է խլում և կարող է շրջադարձային կետ դառնալ հակաբիոտիկների նկատմամբ կայունության դեմ պայքարում:

Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) բժշկական ինժեներիայի և գիտության պրոֆեսոր Ջեյմս Քոլինզը, որը նաև հետազոտության հեղինակներից մեկն է, նշել է. «Մենք կարող ենք տեսնել՝ ինչ են սովորեցնում մոդելները, որպեսզի դրանք  կանխատեսումներ անեն այն մասին, որ որոշ մոլեկուլներ լավ հակաբիոտիկներ կլինեն»:

«Մեր աշխատանքը հիմք է ապահովում, որը չի պահանջում շատ ժամանակ, ռեսուրսներ և թույլ է տալիս վերլուծել քիմիական կառուցվածքն այնպես, ինչպես մենք նախկինում չենք արել»,- ասել է Քոլինզը:

Հետազոտությունը հրապարակվել է Nature ամսագրում ավելի քան 20 հետազոտողների համահեղինակությամբ։

Նոր միացության ակտիվությունն ու թունավոր լինելը կանխատեսելու համար ծրագրի մասնակիցներն օգտագործել են խորը ուսուցման մոդելը:

Խորը ուսուցումը ենթադրում է ավտոմատ ուսուցման համար արհեստական նեյրոնային ցանցերի օգտագործում և առանց ակնհայտ ծրագրավորման տվյալների բնութագրերի ներկայացում:

Այն ավելի լայնորեն է օգտագործվում դեղամիջոցների մշակման մեջ՝ արագացնելով հեռանկարային թեկնածուների բացահայտումը, կանխատեսելով նրանց հատկությունները և օպտիմալացնելով դեղերի ստեղծման գործընթացը:

Տվյալ դեպքում հետազոտողները կենտրոնացել են մեթիցիլինին դիմացկուն Staphylococcus aureus (MRSA) վրա՝ ստաֆիլոկոկի մի տեսակ, որը կայուն է որոշակի հակաբիոտիկների նկատմամբ:

MRSA-ի պատճառով առաջացած վարակները կարող են տատանվել մաշկի թեթև վարակներից մինչև ավելի լուրջ և կյանքին սպառնացող դեպքերի միջակայքում, ինչպիսիք են թոքաբորբը և արյան հոսքի վարակները:

Հիվանդությունների կանխարգելման և վերահսկման եվրոպական կենտրոնի (ECDC) տվյալներով, Եվրամիությունում տարեկան գրանցվում է MRSA-ի վարակի գրեթե 150 000 դեպք, հակամանրէային դեղամիջոցների նկատմամբ կայուն վարակներից մահանում է մոտ 35 000 մարդ:

Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտողների թիմն իր աշխատանքում օգտագործել է տվյալների ընդլայնված հավաքածուներ: Մոտ 39 000 միացություն գնահատվել է MRSA-ի դեմ հակաբիոտիկ ակտիվության նպատակով: Այնուհետև մոդելի մեջ ներմուծվել են ինչպես ստացված տվյալները, այնպես էլ միացությունների քիմիական կառուցվածքի մասին տեղեկությունները։

«Այս ուսումնասիրության մեջ մենք խնդիր ենք դրել բացել «սև արկղը»: Այս մոդելները բաղկացած են հսկայական քանակությամբ հաշվարկներից, որոնք նմանակում են նեյրոնային կապերը, և ոչ ոք չգիտի, թե ինչ է կատարվում «ծածկոցի տակ»»,- ասում է Ֆելիքս Վոնգը՝ MIT-ի  և Հարվարդի պրոֆեսորը, որը հետազոտության առաջատար հեղինակներից մեկն է:

Պոտենցիալ դեղամիջոցների ընտրությունը ճշտելու համար հետազոտողները օգտագործել են խորը ուսուցման ևս երեք մոդել: Այս մոդելները  հնարավորություն են տվել  գնահատել միացությունների թունավոր լինելը մարդու երեք տարբեր տեսակի բջիջների վրա:

Համատեղելով թունավոր լինելու կանխատեսումները նախկինում պարզված հակամանրէային ակտիվության հետ՝ հետազոտողները հայտնաբերել են միացություններ, որոնք կարող են արդյունավետորեն պայքարել մանրէների դեմ՝ նվազագույն վնաս հասցնելով մարդու օրգանիզմին:

Այս մոդելների օգնությամբ ստուգվել է մոտ 12 միլիոն առևտրային հասանելի միացություն:

Մոդելները միացություններ են վերհանել  հինգ տարբեր դասերից, որոնք ընտրվել էին մոլեկուլներում հատուկ քիմիական ենթակառուցվածքների հիման վրա, որոնք MRSA-ի դեմ կանխատեսված ակտիվություն էին դրսևորել:

Հետագայում հետազոտողներն այդպիսի շուրջ 280 միացություն են ստացել և դրանք փորձարկել  MRSA-ի դեմ լաբորատոր պայմաններում: Այս մոտեցումը թույլ է տվել  նրանց բացահայտել միևնույն դասի հակաբիոտիկի երկու հեռանկարային թեկնածու:

Երկու մոդելով՝  MRSA մաշկային վարակով և MRSA համակարգային վարակով, մկների վրա իրականացված փորձարկումների ժամանակ, այս միացություններից յուրաքանչյուրը կրճատել է MRSA-ի պոպուլյացիան 10 անգամ:

Հետևեք NEWS.am Medicine-ին Facebook-ում և Twitter-ում