超級電腦結合AI 快速應對超級細菌威脅

林奕榮 |2023.05.29
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科學家運用AI和超級電腦開發可對抗超級細菌的抗生素。圖/取自Newshub網站

【記者林奕榮綜合外電報導】抗生素抗藥性已被世界衛生組織(WHO)列為全球十大公衛危機之一,抗生素能抑制細菌生長或消滅細菌,但由於抗生素濫用及細菌本身的抗藥機制,讓具有抗藥性的細菌被留存下來或透過基因突變及水平基因轉移的方式,種抗生素產生抵抗力,甚至形成具有多重抗藥性的超級細菌;所幸,人工智慧(AI)與超級電腦的結合,將可開發出能夠消滅超級細菌的抗生素,消除這些威脅。

加拿大和美國的科學家,使用深度學習(deep learning)技術來識別一種抗生素分子,這種抗生素分子能夠消滅最致命的抗藥性細菌:鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)。鮑氏不動桿菌幾乎能對所有的抗生素產生抗藥性,非常難以控制與治療,能在把手、櫥櫃和床等表面存活很長時間,且是最常見的院內感染菌種,容易造成肺炎、腦膜炎、腹膜炎、泌尿道感染、皮膚及軟組織感染及全身性血流感染等致命病症。

加拿大麥馬斯特大學(McMaster University)的史托克斯(Jonathan Stokes)博士表示,AI演算法能夠快速、廣泛探索各種化合物,大幅增加發現全新抗生素分子的機會。研究團隊目前發現一種新的化合物「abaucin」,經過實驗室測試,能夠有效對抗鮑氏不動桿菌。

圖為抗生素示意圖。圖/資料照片

研究團隊指出,這項技術除了能夠開發新的抗菌化合物,還有助加速找出治療金黃色葡萄球菌(MRSA)等致命細菌的方法,因為AI與超級電腦能快速篩選數億甚至數十億種可能有抗菌能力的分子。相較之下,傳統的分子篩選技術範圍有限、成本高昂且需耗費很長時間。

參與這項研究的美國麻省理工學院(MIT)柯林斯(James Collins)教授表示:「我們已證實演算法模型有效,接下來就該探索如何廣泛應用這些技術,以更有效率、成本更低的方式開發新型抗生素。」

研究團隊把這項成果發表於《自然化學生物學》(Nature Chemical Biology)期刊,報告指出,「abaucin」的前景可期,因為這種化合物只針對鮑氏不動桿菌產生作用,代表病原體不太可能迅速產生抗藥性。

史托克斯表示:「廣譜抗生素並不是最理想的藥物,因為病原體有能力進化並適應各種藥物;AI模式讓我們能快速研發新的抗生素,並且成本更低廉。」

藥物濫用導致抗生素抗藥性問題日益嚴重。圖/取自Newshub網站

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