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可快速、精準(zhǔn)殺滅耐藥菌 AI助力新型抗生素問(wèn)世

2025年08月25日 15:06:03 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：小夢(mèng) 點(diǎn)擊量：7511

近日，麻省理工學(xué)院研究人員成功設(shè)計(jì)出新型抗生素，可快速、精準(zhǔn)殺滅耐藥淋病奈瑟菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等耐藥菌。

　　抗生素，又稱為抗菌素，是指由微生物(包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬)或高等動(dòng)植物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。
 
　　近日，麻省理工學(xué)院研究人員成功設(shè)計(jì)出新型抗生素，可快速、精準(zhǔn)殺滅耐藥淋病奈瑟菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等耐藥菌。相關(guān)研究成果發(fā)表于《細(xì)胞》。
 
　　此次研究出的新型抗生素，人工智能(AI)功不可沒(méi)。研究團(tuán)隊(duì)借助生成式人工智能算法，設(shè)計(jì)了超過(guò)3600萬(wàn)種潛在化合物，并通過(guò)計(jì)算手段篩選出具有抗菌特性的分子。最終篩選出的候選化合物，在結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)有抗生素存在顯著差異，其獨(dú)特的作用機(jī)制是通過(guò)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來(lái)達(dá)到殺菌效果。
 
　　根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球每年因抗生素耐藥性直接導(dǎo)致的死亡人數(shù)已超過(guò)500萬(wàn)，而間接相關(guān)的死亡人數(shù)則高達(dá)2000萬(wàn)以上。這一數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超艾滋病、結(jié)核病和瘧疾的年度死亡總和，標(biāo)志著人類正式邁入“后抗生素時(shí)代”。
 
　　面對(duì)抗生素耐藥性的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，科學(xué)家們一直在探索新的解決方案。此次麻省理工學(xué)院的研究，不僅為耐藥菌的治療提供了新的希望，也展示了人工智能在藥物研發(fā)領(lǐng)域的巨大潛力。通過(guò)AI技術(shù)的輔助，研究人員得以在龐大的化合物庫(kù)中迅速定位到具有抗菌活性的候選分子，極大地加速了新型抗生素的研發(fā)進(jìn)程。這一突破性的成果，有望為全球公共衛(wèi)生領(lǐng)域帶來(lái)巨大的正面影響，減少因抗生素耐藥性導(dǎo)致的死亡人數(shù)，提高人類健康水平。
 
　　在本次研究中，科研人員采取了兩種策略：一是指導(dǎo)生成式AI算法基于特定具有抗菌活性的化學(xué)片段來(lái)設(shè)計(jì)分子；二是允許算法自由生成不含特定片段的分子。在片段導(dǎo)向的方法中，研究人員以淋病奈瑟菌為靶標(biāo)，整合了約4500萬(wàn)個(gè)已知化學(xué)片段的數(shù)據(jù)庫(kù)。
 
　　通過(guò)Collins實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型篩選，獲得近400萬(wàn)個(gè)具有抗淋病奈瑟菌活性的片段。經(jīng)去除預(yù)測(cè)對(duì)人體細(xì)胞有毒副作用、存在化學(xué)不穩(wěn)定性及與現(xiàn)有抗生素相似的片段后，最終保留約100萬(wàn)個(gè)候選片段。經(jīng)過(guò)多輪實(shí)驗(yàn)與計(jì)算分析，最終合成最優(yōu)候選化合物在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿和耐藥淋感染小鼠模型中均表現(xiàn)出強(qiáng)效殺菌能力。
 
　　這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著研究人員在耐藥菌治療領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。這些候選化合物不僅具有針對(duì)淋病奈瑟菌的高效殺菌能力，而且由于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有望克服現(xiàn)有抗生素的耐藥性問(wèn)題。
 
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證這些候選化合物的安全性和有效性，研究人員計(jì)劃開展更廣泛的臨床前研究，包括毒性測(cè)試、藥代動(dòng)力學(xué)研究以及與其他抗生素的聯(lián)合用藥效果評(píng)估。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和跨學(xué)科合作的深入推進(jìn)，未來(lái)，更多針對(duì)耐藥菌的新型抗生素有望被開發(fā)出來(lái)，為人類的生命健康保駕護(hù)航。
 
　　素材來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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