Tehisintellektil põhinev tehnoloogia kiirendab uute tuberkuloosiravimikandidaatide avastamist

Tehisintellektil põhinev tehnoloogia kiirendab uute tuberkuloosiravimikandidaatide avastamist

Tuberkuloos on tõsine ülemaailmne terviseoht, mis on 2022. aastal nakatanud enam kui 10 miljonit inimest. Õhu kaudu ja kopsudesse sattuv tuberkuloosi põhjustav patogeen põhjustab kroonilist köha, valu rinnus, väsimust, palavikku ja kehakaalu langust. Kui mujal maailmas on nakkused ulatuslikumad, on tõsine tuberkuloosipuhang Kansases kaasa toonud kaks surmajuhtumit ja sellest on saanud üks suuremaid USA-s.

Kuigi tuberkuloosi ravitakse tavaliselt antibiootikumidega, on ravimresistentsete tüvede levik kaasa toonud tungiva vajaduse uute ravimikandidaatide järele.

Uus uuring, mis avaldatiProceedings of the National Academy of SciencesKirjeldab tehisintellekti uudset kasutamist antimikroobsete kandidaatühendite skriinimiseks, mida saaks arendada uuteks tuberkuloosiravimiteks. Uuringut juhtisid California San Diego ülikooli, Linnaeus Bioscience Inc. ja Seattle'i lasteuuringute instituudi ülemaailmse nakkushaiguste uurimise keskuse teadlased.

Linnaeus Bioscience on San Diegos asuv biotehnoloogiaettevõte, mis asutati UC San Diego School of Biological Sciences Laboratories tehnoloogial, mille on välja töötanud professor Joe Pogliano ja dekaan Kit Pogliano. BCP (bakteriaalse tsütoloogilise profiili) meetod annab otsetee antibiootikumide toimimise mõistmiseks, määrates kiiresti nende aluseks olevad mehhanismid.

Uute tuberkuloosiravimite sihtmärkide leidmine traditsiooniliste laborimeetodite abil on ajalooliselt osutunud töömahukaks ja aeganõudvaks, osaliselt seetõttu, et on raske mõista, kuidas uued ravimid toimivad.Mycobacterium tuberculosishaigust põhjustav bakter.

UusPNA-dUuring kirjeldab "MycOBCP" - järgmise põlvkonna tehnoloogia, mis on välja töötatud Gatesi fondi rahastamisel. Uus meetod kohandab BCP-d süvaõppega – tehisintellekti tüübiga, mis kasutab ajulaadseid närvivõrke –, et ületada traditsioonilised väljakutsed ja avada uusi vaatenurki.Mycobacterium tuberculosisrakud.

See on esimene kord, kui seda tüüpi masinõpet ja tehisintellekti kasutavat pildianalüüsi on bakteritele sel viisil rakendatud. Tuberkuloosipilte on inimsilma ja traditsiooniliste laboratoorsete mõõtmiste abil oma olemuselt raske tõlgendada. Masinõpe on palju tundlikum, kui on vaja tuvastada kujundite ja mustrite erinevusi, mis on olulised aluseks olevate mehhanismide avastamiseks. “

Joe Pogliano, paberi kaasautor, molekulaarbioloogia osakonna professor

Kahe aasta jooksul arendustöö käigus kujundasid juhtivad autorid Diana Quach ja Joseph Sugie MycobCP tehnoloogiat KI Shu Chien-Gene Lay biotehnoloogia osakonna koolituse kaudu ja lõpetasid järeldoktorantuurid Pogliano laborites molekulaarbioloogia osakonnas).

"Tuberkuloosirakud on kohmakad ja näivad alati lähestikku kleepuvat, nii et rakkude piiride määratlemine ei tundunud olevat võimalik," ütles Linnaeus Bioscience'i tehnoloogiajuht Sugie. "Selle asemel otsustasime, et arvuti analüüsiks meie jaoks piltidel olevaid mustreid."

Linnaeus tegi koostööd Seattle'i lasteuuringute instituudi tuberkuloosieksperdi Tanya Parishiga, et töötada välja mükobakterite jaoks BCP. Uus süsteem on juba oluliselt kiirendanud meeskonna tuberkuloosi uurimise võimalusi ja aidanud tuvastada optimaalseid kandidaatühendeid ravimite väljatöötamiseks.

"Uute ravimikandidaatide edendamise oluline osa on nende toimimise määratlemine, mis on olnud tehniliselt keeruline ja võtab aega," ütles uuringu kaasautor Parish. "See tehnoloogia laiendab ja kiirendab meie võimet seda teha, võimaldades meil seada prioriteediks, milliste molekulide kallal töötada, lähtudes nende toimimisest.M. Tuberkuloos. “

UC San Diego Biotech Spinoffs tegeleb ülemaailmse terviseprobleemiga

Linnaeus Bioscience töötati välja 2012. aastal koos San Diego ülikooliga, mis lubas muuta antibiootikumide toimimist.

"Me töötasime välja bakterite tsütoloogilise profiili ja see võimaldas meil bakterirakke uuel viisil vaadata," ütles Joe Pogliano. "See võimaldas meil seda tehaTõesti nähaKuidas rakud antibiootikumraviga toime tulevad, et saaksime tõlgendada nende aluseks olevaid mehhanisme. Kirjeldame seda meetodit samaväärsena bakteriraku lahkamisega. “

Linnaeus Bioscience'i asutamine San Diego biotehnoloogia piirkondlikus keskuses võimaldas Joe ja Kit Poglianol tuua BCP-tehnoloogia turule, kus teistel ettevõtetel oleks sellele juurdepääs. Ettevõte saab nüüd kogu maailmast proove kiireks analüüsiks ja uute bakteriaalsete ravimite kandidaatide tuvastamiseks.

Pogliano tunnustab biotehnoloogia kogukonda, eriti ettevõtte esimest kodu San Diego JLABS-i inkubaatoris, toetades varajases staadiumis biotehnoloogiaettevõtteid, mis on ettevõtte kasvu ja edu jaoks kriitilise tähtsusega.

"Me poleks suutnud Linnaeus Bioscience'i käivitada, kui mitte JLABS-is pakutavat toetavat biotehnoloogiakogukonda ja infrastruktuuri," ütles Pogliano. "Kõik Linnaeuse töötajad said doktorikraadi UC San Diegost.

Lisaks Quachile, Poglianole ja Sugiele on ajalehe koostööpartnerite hulgas Marc Sharp, Sara Ahmed, Lauren Ames, Amala Bhagwat, Aditi Deshpande ja Tanya Parish.

Allikad: