Technologie založená na umělé inteligenci urychluje objevování nových kandidátů na léky na tuberkulózu

Technologie založená na umělé inteligenci urychluje objevování nových kandidátů na léky na tuberkulózu

Tuberkulóza je vážná globální zdravotní hrozba, která v roce 2022 infikovala více než 10 milionů lidí. Ve vzduchu a do plic způsobuje patogen způsobující „TBC“ chronický kašel, bolest na hrudi, únavu, horečku a hubnutí. Zatímco infekce jsou rozsáhlejší v jiných částech světa, vážné propuknutí tuberkulózy v Kansasu mělo za následek dvě úmrtí a stalo se jedním z největších ve Spojených státech.

Zatímco tuberkulóza je typicky léčena antibiotiky, vzestup kmenů odolných vůči lékům vedl k naléhavé potřebě nových kandidátů na léky.

Nová studie zveřejněná vProceedings of the National Academy of SciencesPopisuje nové využití umělé inteligence ke screeningu kandidátských antimikrobiálních sloučenin, které by mohly být vyvinuty do nových léků na léčbu tuberkulózy. Studii vedli vědci z University of California San Diego, Linnaeus Bioscience Inc. a Center for Global Infectious Disease Research v Seattle Children's Research Institute.

Linnaeus Bioscience je biotechnologická společnost se sídlem v San Diegu založená na technologii vyvinuté na UC San Diego School of Biological Sciences Laboratories profesorem Joe Pogliano a Dean Kit Pogliano. Metoda BCP (Bacterial Cytological Profiling) poskytuje zkratku k pochopení toho, jak antibiotika fungují, rychlým určením jejich základních mechanismů.

Hledání nových cílů pro léky na tuberkulózu pomocí tradičních laboratorních metod se historicky ukázalo jako pracné a časově náročné, částečně kvůli obtížnosti pochopení toho, jak nové léky fungují.Mycobacterium tuberculosisbakterie, která onemocnění způsobuje.

NovýPNAStudie popisuje vývoj „MycOBCP“, technologie nové generace vyvinuté s finanční podporou Gates Foundation. Nová metoda přizpůsobuje BCP hlubokému učení – typu umělé inteligence, která využívá neuronové sítě podobné mozku – k překonání tradičních výzev a otevření nových perspektiv.Mycobacterium tuberculosisbuňky.

Je to poprvé, kdy byl tento typ analýzy obrazu pomocí strojového učení a umělé inteligence aplikován na bakterie tímto způsobem. Obrazy tuberkulózy jsou přirozeně obtížné interpretovat lidským okem a tradičními laboratorními měřeními. Strojové učení je mnohem citlivější, pokud jde o zachycení rozdílů ve tvarech a vzorech, které jsou důležité pro odhalení základních mechanismů. “

Joe Pogliano, spoluautor článku, profesor na katedře molekulární biologie

Během dvou let vývoje hlavní autoři Diana Quach a Joseph Sugie zformovali technologii MycobCP prostřednictvím školení od KI Shu Chien-Gene Lay Department of Bioengineering a absolvovali postdoktorandské schůzky v Pogliano Laboratories na katedře molekulární biologie).

"Buňky tuberkulózy jsou hrudkovité a zdá se, že se vždy drží těsně u sebe, takže definování hranic buněk se nezdálo možné," řekl Sugie, technologický ředitel společnosti Linnaeus Bioscience. "Místo toho jsme skočili rovnou do toho, že za nás počítač analyzuje vzory na obrázcích."

Linnaeus se spojil s expertkou na tuberkulózu Tanyou Parishovou z Dětského výzkumného institutu v Seattlu, aby vyvinuli BCP pro mykobakterie. Nový systém již výrazně urychlil výzkumné schopnosti týmu TBC a pomohl identifikovat optimální kandidátské sloučeniny pro vývoj léků.

„Kritickou součástí prosazování nových kandidátů na léky je definování toho, jak fungují, což bylo technicky náročné a vyžaduje to čas,“ řekl Parish, spoluautor studie. „Tato technologie rozšiřuje a urychluje naši schopnost toho dosáhnout, což nám umožňuje stanovit priority, na kterých molekulách pracovat, podle toho, jak se chovají.M. Tuberkulóza. “

UC San Diego Biotech Spinoffs řeší globální zdravotní výzvu

Linnaeus Bioscience byl vyvinut v roce 2012 s UC San Diego, která slíbila změnit tvář toho, jak antibiotika fungují.

"Vyvinuli jsme bakteriální cytologické profilování a to nám umožnilo podívat se na bakteriální buňky novými způsoby," řekl Joe Pogliano. "Umožnilo nám toOpravdu vidětJak se buňky vyrovnávají s léčbou antibiotiky, abychom mohli interpretovat jejich základní mechanismy. Tuto metodu popisujeme jako ekvivalent provádění pitvy v bakteriální buňce. “

Založení společnosti Linnaeus Bioscience v regionálním centru biotechnologií v San Diegu umožnilo Joe a Kitovi Poglianovi uvést technologii BCP na trh, kde k ní mohly mít přístup jiné společnosti. Společnost nyní dostává vzorky z celého světa pro rychlou analýzu a identifikaci nových kandidátů na bakteriální léky.

Pogliano děkuje biotechnologické komunitě, zejména ranému domovu společnosti v inkubátoru JLABS v San Diegu, za podporu biotechnologických společností v rané fázi, která je zásadní pro růst a úspěch společnosti.

„Nebyli bychom schopni rozjet Linnaeus Bioscience, kdyby neexistovala podpůrná biotechnologická komunita a infrastruktura poskytovaná v JLABS,“ řekl Pogliano. „Všichni zaměstnanci Linnaeus získali doktorské tituly na UC San Diego.

Kromě Quacha, Pogliana a Sugieho spolupracují deník Marc Sharp, Sara Ahmed, Lauren Ames, Amala Bhagwat, Aditi Deshpande a Tanya Parish.

Zdroje: