他们开发了一个天生式AI框架，初次实现了抗生素的“重新设计”。
8月14日，顶级学术期刊《细胞》（Cell）登载了来自麻省理工学院（MIT）詹姆斯 柯林斯（James Collins）团队的最新研究结果。他们开发了一个天生式AI框架，初次实现了抗生素的“重新设计”（de novo design），即彻底由AI创造出天然界中不存于的、具备全新化学布局的份子。此中两个先导化合物于动物模子中乐成杀灭了两种“超等细菌”。
1940年月，青霉素的工业化让第一次真正意义上的抗菌化疗成为实际。随后的20年中，制药公司及研发机构陆续发明并投入运用了几十种具备新化学骨架的抗生素，成绩了抗生素发明的“黄金时代”。而于那以后，人类险些再没有找到新的抗生素，而细菌却于不停“进化”，其耐药性问题已经被世界卫生构造列为十至公共康健威逼之一。据估算，每一年全世界有近500万人死在耐药菌传染。
“多重耐药菌危机是现今世界面对的最严重挑战之一，咱们火急需要布局上彻底立异的抗生素。”上述研究作者、MIT医学工程与科学传授詹姆斯 柯林斯于发布会中暗示。
于霸占抗菌药物耐药性的“战争”中，人工智能（AI）技能被寄与厚望，用在从海量化合物库中筛选潜于药物，甚至设计全新的抗生素。
“咱们的事情展示了AI于药物设计方面的强盛能力，它使咱们可以或许摸索之前没法企和的、更广漠的化学空间。”该团队暗示，AI技能可能带来抗生素发明的“第二个黄金时代”。
这项研究采纳了两种互补的AI设计计谋。第一种是“基在片断的定向设计”，研究职员以革兰氏阴性菌淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）为靶点。他们起首使用呆板进修模子从跨越一亿个化学片断中筛选出具备抗菌活性的潜力片断，并锁定了一个名为F1的焦点布局。随后，他们使用两种天生式AI算法，像搭积木同样缭绕F1片断“生长”出约700万个全新的完备份子。
颠末多轮计较筛选及化学合成验证，一个名为NG1的化合物脱颖而出。试验证实，NG1不仅于体外能高效杀灭耐药淋病奈瑟菌，于小鼠传染模子中也揭示出显著的医治效果。更主要的是，它的作用机制是全新的——经由过程靶向一个名为LptA的卵白，滋扰细菌外膜的合成，从而致使细菌灭亡。
第二种计谋是“无约束的自由天生”。研究团队以“污名昭著”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为靶点，让天生式AI于遵照基本化学法则的条件下自由创造份子，共天生了跨越2900万个化合物。
经由过程与前述近似的筛选流程，团队终极合成为了22个候选份子举行测试，此中6个体现出强盛的抗菌活性。最优异的候选者被定名为DN1，它于小鼠MRSA皮肤传染模子中乐成断根了细菌。研究发明，这种份子一样经由过程滋扰细菌细胞膜阐扬作用，但其影响规模更广，不局限在单一靶点卵白。
“咱们特意避开任何看起来像现有抗生素的份子，但愿从底子上用一种差别的方式来应答耐药性危机，”该论文的第一作者阿尔蒂 克里希南（Aarti Krishnan）说，“经由过程进入未被充实摸索的化学空间，咱们的方针是展现全新的作用机制。”
这两个先导化合物NG1及DN1的乐成，开端验证了天生式AI于抗生素设计范畴的巨年夜潜力。今朝，研究团队正与非营利构造Phare Bio互助，对于这两个份子举行布局优化及临床前开发，并规划将该AI平台运用在结核分枝杆菌及铜绿假单胞菌等其他主要病原体的药物发明。
据悉，柯林斯团队于该研究以前就屡次对于外公布使用AI智能发明新的抗菌份子。2020年2月，他们使用深度进修技能从威尼斯集团-跨越1亿种化合物中找到了Halicin（原本是一种糖尿病研究候选药），对于包括耐药结核于内的多种耐药菌体现出强杀菌力。2023年5月，该团队公布经由过程AI筛选获得了一种特定窄谱抗生素Abaucin，对于革兰氏阴性耐药菌有用。今朝，这两种药物份子尚处在临床前研究阶段。
参考文献：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00855-4
https://news.mit.edu/2025/using-generative-ai-researchers-design-compounds-kill-drug-resistant-bacteria-0814
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