AI在古菌中識別出抗菌化合物

研究人員利用人工智能在古代微生物中識別新的抗生素候選物。 圖片來源：美國科學(xué)促進(jìn)會優(yōu)瑞科網(wǎng)站

最新發(fā)表于《自然·微生物學(xué)》的一項(xiàng)研究中，美國賓夕法尼亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用人工智能（AI），從古菌中識別出了此前未知的抗菌化合物。這些能在沸騰酸液、深海熱泉和鹽堿灘中生存數(shù)十億年的極端微生物，如今被發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏著大量抗菌化合物，有望為新一代抗生素研發(fā)開辟全新路徑。

古菌與細(xì)菌、真核生物（包括植物、動物和真菌）都不同。古菌能在高溫、強(qiáng)酸、高壓等極端環(huán)境中長期生存，其生物學(xué)特性也以不同尋常的方式進(jìn)化。這使它們成為一種極具潛力但尚未充分利用的新型分子資源，其中可能包括機(jī)制不同于現(xiàn)有藥物的“類抗生素”化合物。

團(tuán)隊(duì)此次使用了升級版的APEX工具。這種AI模型最初用于在古生物的蛋白質(zhì)中尋找抗生素候選物。他們用數(shù)千種額外的肽以及致病細(xì)菌的信息重新訓(xùn)練了APEX，使其能預(yù)測古菌中的哪些肽可能抑制細(xì)菌生長。他們掃描了233種古菌蛋白質(zhì)，共篩出1.2萬余種候選分子。化學(xué)分析表明，它們與已知的抗菌肽不同，尤其是在電荷分布上有所差異。

團(tuán)隊(duì)從中挑選80種進(jìn)行細(xì)菌實(shí)測，結(jié)果顯示93%的候選分子對至少一種致病耐藥菌有效。在動物實(shí)驗(yàn)中測試的3種化合物中，有一種在抑制耐藥菌方面的效果可與常用的“最后防線”抗生素——多黏菌素B媲美。與大多數(shù)通過破壞細(xì)菌外膜的抗菌肽不同，這些候選分子似乎從細(xì)菌內(nèi)部“切斷電源”，擾亂了其維持生命的電信號。

(責(zé)編：雷哲瓊、Sun Zhao)