AI 환각이 생명을 구하는 항생제를 만드는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지

AI 모델이 무언가를 만들어내는 경향은 의학 연구자들이 새로운 분자를 탐색하는 데 도움이 됩니다.

생성적 인공 지능(AI) 모델은 사실이 아니거나 원본 자료에서 인용할 수 없는 정보를 환각적으로 만들어내는 경우가 많습니다. 특히 AI가 생성한 잘못된 정보가 증가하는 경우 이러한 행동은 일반적으로 약점이 됩니다. 그러나 박테리아의 세계에서는 환각이 연구자들이 생명을 구하는 새로운 약물을 발견하는 데 도움이 됩니다.

스탠포드 의과대학과 맥마스터 대학의 연구원들은 치명적인 항생제 내성 박테리아에 대한 가능한 해결책을 보여주는 AI 모델을 개발했습니다. 연구에 따르면 분자 합성의 약자인 SyntheMol이라는 모델은 "항균제 내성 관련 사망을 담당하는 주요 병원체 중 하나인 Acinetobacter baumannii의 내성 균주를 죽이는 것을 목표로 하는 6가지 새로운 약물의 구조와 화학적 조리법"을 만들어 냈습니다.

매년 전 세계적으로 약 500만 명의 사망자가 항생제 내성(AMR)과 관련되어 있습니다. 이번 연구의 공동저자이자 생물의학 데이터 과학 부교수인 제임스 조(James Zou)는 성명을 통해 "새로운 항생제를 신속하게 개발해야 하는 공중 보건의 필요성이 크다"고 말했습니다. "우리의 가설은 효과적인 약물이 될 수 있는 잠재적인 분자가 많이 있다는 것이었지만 아직 이를 만들거나 테스트한 적이 없습니다. 이것이 바로 우리가 AI를 사용하여 자연에서 볼 수 없었던 완전히 새로운 분자를 설계하고 싶었던 이유입니다. ."

가능한 화합물의 수는 기하급수적으로 늘어납니다. SyntheMol과 같은 모델 이전에 연구자들은 알고리즘을 사용하여 잠재적인 솔루션을 찾기 위해 약물 라이브러리를 분류했지만 필요한 속도와 규모의 일부만 수행할 수 있었습니다. SyntheMol의 컴퓨팅 성능과 그것이 환각을 일으킨다는 사실 덕분에 연구자들은 새로운 효율성으로 AMR에 대한 솔루션을 탐색할 수 있었습니다.

Zou는 "이 AI는 인간이 이전에 탐험한 적이 없는 화학적 공간의 완전히 새로운 부분에 대해 실제로 설계하고 가르치고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

연구원들은 "분자 빌딩 블록" 및 화학 반응 라이브러리에 대해 SyntheMol을 교육했습니다. 여기에는 현재 Acinetobacter baumannii에 대해 작용하는 화학물질에 대한 데이터가 지침으로 포함되어 있습니다. 스탠포드에 따르면, 이 모델은 "약 25,000개의 가능한 항생제와 이를 만드는 레시피를 9시간 이내에 생성했습니다."

처음에 SyntheMol은 너무 상상력이 풍부하여 현실적으로 존재할 수 없는 화합물을 만들어냈습니다. 연구자들이 가드레일을 추가한 후 결과는 훨씬 더 현실적이 되었습니다. 박테리아가 이러한 새로운 처방에 내성을 갖지 않도록 하기 위해 연구자들은 현재 효과적인 항생제와 유사한 화합물을 걸러냈습니다.

“이제 우리는 완전히 새로운 분자뿐만 아니라 그러한 분자를 만드는 방법에 대한 명확한 지침도 갖게 되었습니다.”라고 Zou는 말했습니다.

연구자들은 생존 가능성을 위해 SyntheMol이 제안한 화합물의 범위를 좁혔습니다. 화학 회사인 Enamine은 실험실에서 58개의 화합물을 만들 수 있었습니다. 6개는 저항성 박테리아 종을 죽일 수 있었고, 연구자들은 2개를 다음 단계인 쥐 실험으로 옮겼습니다.

새로운 화합물은 또한 대장균, MRSA 및 수막염과 폐렴을 유발할 수 있는 박테리아를 포함하여 항생제 내성이 될 수 있는 다른 감염성 박테리아와 싸우는 데에도 가능성을 보였습니다. 연구원들은 현재 SyntheMol을 조정하고 다른 팀과 협력하여 이 모델이 가능한 심장병 약물을 발견하는 데 사용될 수 있는지 알아보고 있습니다.