Technológia založená na AI urýchľuje objavovanie nových kandidátov na lieky na tuberkulózu

Technológia založená na AI urýchľuje objavovanie nových kandidátov na lieky na tuberkulózu

Tuberkulóza je vážnou globálnou zdravotnou hrozbou, ktorá v roku 2022 infikovala viac ako 10 miliónov ľudí. Vo vzduchu a do pľúc spôsobuje patogén, ktorý spôsobuje „TBC“, chronický kašeľ, bolesť na hrudníku, únavu, horúčku a stratu hmotnosti. Zatiaľ čo infekcie sú rozsiahlejšie v iných častiach sveta, vážne prepuknutie tuberkulózy v Kansase malo za následok dve úmrtia a stalo sa jedným z najväčších v Spojených štátoch.

Zatiaľ čo tuberkulóza sa zvyčajne lieči antibiotikami, nárast kmeňov odolných voči liekom viedol k naliehavej potrebe nových kandidátov na lieky.

Nová štúdia publikovaná vZborník Národnej akadémie viedOpisuje nové využitie umelej inteligencie na skríning kandidátskych antimikrobiálnych zlúčenín, ktoré by sa mohli vyvinúť do nových liekov na liečbu tuberkulózy. Štúdiu viedli vedci z Kalifornskej univerzity v San Diegu, Linnaeus Bioscience Inc. a Centra pre globálny výskum infekčných chorôb v Seattle Children's Research Institute.

Linnaeus Bioscience je biotechnologická spoločnosť so sídlom v San Diegu založená na technológii vyvinutej na UC San Diego School of Biological Sciences Laboratories profesorom Joeom Poglianom a Deanom Kitom Poglianom. Metóda BCP (Bacterial Cytological Profiling) poskytuje skratku k pochopeniu fungovania antibiotík rýchlym určením ich základných mechanizmov.

Hľadanie nových cieľov pre lieky na tuberkulózu pomocou tradičných laboratórnych metód sa historicky ukázalo ako pracné a časovo náročné, čiastočne kvôli ťažkostiam s pochopením toho, ako nové lieky fungujú.Mycobacterium tuberculosisbaktérie, ktorá spôsobuje ochorenie.

NovéPNAŠtúdia popisuje vývoj „MycOBCP“, technológie novej generácie vyvinutej s financovaním z Gates Foundation. Nová metóda prispôsobuje BCP hlbokému učeniu – typu umelej inteligencie, ktorá využíva neurónové siete podobné mozgu – na prekonanie tradičných výziev a otvorenie nových perspektív.Mycobacterium tuberculosisbunky.

Toto je prvýkrát, čo sa tento typ analýzy obrazu pomocou strojového učenia a AI týmto spôsobom aplikoval na baktérie. Obrazy tuberkulózy sú zo svojej podstaty ťažko interpretovateľné ľudským okom a tradičnými laboratórnymi meraniami. Strojové učenie je oveľa citlivejšie, pokiaľ ide o zachytenie rozdielov v tvaroch a vzoroch, ktoré sú dôležité na odhalenie základných mechanizmov. “

Joe Pogliano, spoluautor článku, profesor na Katedre molekulárnej biológie

Počas dvoch rokov vývoja hlavní autori Diana Quach a Joseph Sugie formovali technológiu MycobCP prostredníctvom školenia na oddelení bioinžinierstva KI Shu Chien-Gene a absolvovali postdoktorandské stretnutia v laboratóriách Pogliano na oddelení molekulárnej biológie).

"Tuberkulózne bunky sú zhluknuté a zdá sa, že vždy držia tesne pri sebe, takže definovanie bunkových hraníc sa nezdalo možné," povedal Sugie, technologický riaditeľ Linnaeus Bioscience. "Namiesto toho sme sa vrhli priamo do toho, aby nám počítač analyzoval vzory na obrázkoch."

Linnaeus sa spojil s expertkou na tuberkulózu Tanyou Parishovou z Detského výskumného inštitútu v Seattli, aby vyvinuli BCP pre mykobaktérie. Nový systém už výrazne zrýchlil výskumné schopnosti tímu TBC a pomohol identifikovať optimálne kandidátske zlúčeniny na vývoj liekov.

„Kritickou súčasťou presadzovania nových kandidátov na lieky je definovanie ich fungovania, čo je technicky náročné a vyžaduje si čas,“ povedal Parish, spoluautor štúdie. „Táto technológia rozširuje a urýchľuje našu schopnosť robiť to, čo nám umožňuje určiť priority, na ktorých molekulách pracovať, na základe toho, ako fungujú.M. Tuberkulóza. “

UC San Diego Biotech Spinoffs sa zaoberá globálnym zdravotným problémom

Linnaeus Bioscience bol vyvinutý v roku 2012 s UC San Diego, ktorý sľúbil zmeniť tvár toho, ako antibiotiká fungujú.

"Vyvinuli sme bakteriálne cytologické profilovanie a to nám umožnilo pozrieť sa na bakteriálne bunky novými spôsobmi," povedal Joe Pogliano. "Umožnilo nám toNaozaj vidieťAko sa bunky vyrovnávajú s liečbou antibiotikami, aby sme mohli interpretovať ich základné mechanizmy. Túto metódu popisujeme ako ekvivalent vykonania pitvy v bakteriálnej bunke. “

Založenie spoločnosti Linnaeus Bioscience v regionálnom centre biotechnológie v San Diegu umožnilo Joeovi a Kitovi Poglianovi priniesť technológiu BCP na trh, kde k nej môžu mať prístup iné spoločnosti. Spoločnosť teraz dostáva vzorky z celého sveta na rýchlu analýzu a identifikáciu nových kandidátov na bakteriálne lieky.

Pogliano ďakuje biotechnologickej komunite, najmä prvému domovu spoločnosti v inkubátore JLABS v San Diegu, za podporu biotechnologických spoločností v ranom štádiu, ktorá je rozhodujúca pre rast a úspech spoločnosti.

„Neboli by sme schopní rozbehnúť Linnaeus Bioscience, keby nebola podporná biotechnologická komunita a infraštruktúra poskytovaná v JLABS,“ povedal Pogliano. „Všetci zamestnanci Linnaeus získali doktorát na UC San Diego.

Okrem Quacha, Pogliana a Sugieho spolupracujú noviny Marc Sharp, Sara Ahmed, Lauren Ames, Amala Bhagwat, Aditi Deshpande a Tanya Parish.

Zdroje: