人工智能助力新型抗生素研发，缓解抗生素耐药性

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牟庆璇编译

2020年春节，新型冠状病毒在我国肆虐，牵动着所有人的心。随着疫情进一步被控制，治愈出院的人越来越多。新型冠状病毒没有特效药，但在相关报道中，都可以看到医护人员对于重症患者会使用抗生素，防止真菌乘隙熏染肺部。

差别的细菌对于差别的抗生素敏感水平纷歧，但随着抗生素的不停使用，耐药菌时有报道，威胁人类康健和畜牧业的生长，全球耐药菌熏染导致每年至少70万人死亡。

抗生素耐药性意味着常见细菌熏染有一天可能无法治疗，该问题在公共卫生领域受到了全球各个国家的关注。自青霉素降生以来，抗生素已经成为现代医学的基石之一。然而，许多抗生素都来自于土壤中的微生物，研发新型抗生素越来越难题。

PART.01

人工智能助力新型抗生素研发

克日，国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）刊登了一篇来自麻省理工学院（MIT）的研究论文。该论文报道称，研究人员通过深度学习系统，使用人工智能发现了一种新型抗生素，对实验室所有测试的耐药菌都有杀伤作用。

（图源：Cell）

在已往的几十年里，新型抗生素研发速度显着缓慢，且多是已有抗生素的结构类似物。麻省理工学院的James J. Collins教授团队通过盘算机深度学习系统建设的模型，通过筛选差别化合物，获得一个与已有抗生素结构完全差别的潜在抗生素，这个药物最初是为了糖尿病设计的，被命名为halicin。

随后，研究人员在造就皿里测试了halicin对从病人身上分散到的多种耐药菌的抑制效果，除了铜绿假单胞菌之外，halicin对所有测试的耐药菌都有杀伤作用。而就现在来讲，铜绿假单胞菌可以使用较低浓度的庆大霉素灭除。

体外实验很乐成，体内杀菌效果如何呢？研究人员们又让小鼠熏染上了一种超级耐药的鲍氏不动杆菌，halicin再显神威，在24小时内熏染就被彻底清除了。

基于以上这些效果，研究人员们指出，halicin具有广谱的抗菌活性。研究人员也探索了halicin的抗菌机理，它能抑制细菌形成跨膜的电化学梯度。一般情况下，细菌需要电化学梯度协助发生能量，如果不能正常发生能量，细菌就会死亡。

该论文的第一作者Jonathan Stokes博士后认为，重塑电化学梯度的历程很是庞大，不是简朴的几个突变就能完成的，因此这也最大水平上杜绝了耐药性的发生。

PART.02

抗生素抗药性怎么发生？

抗生素是用于治疗细菌熏染的药物，可是当重复用抗生素反抗细菌后，它们可以适应并反抗曾经已知可以杀死它们的抗生素。如果不明智的使用抗生素，反而会促进细菌耐药性的增强。例如当需要大剂量服药时，却只服用少量；或是当病症未痊愈时，提前竣事治疗。

在澳大利亚北部，金黄色葡萄球菌会引起皮肤和软组织熏染。当金黄色葡萄球菌对通常用于治疗熏染的抗生素发生耐药性时，会称其为耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌，或MRSA，该地域的MRSA发病率显着高于其他地域。

金黄色葡萄球菌（Sandoz）

政府最新数据显示，在金黄色葡萄球菌熏染者中，偏远地域和超偏远地域的MRSA发病率是主要都会的两倍（划分为40%和20%）。固然，这些统计数据会因观察的所在、时间段和人群的差别而有所差异。

尚有一些研究陈诉称，澳大利亚中部和北部部门地域的MRSA发病率靠近60%，相比之下，澳大利亚其他地域约13%。

PART.03

抗生素不起作用会怎么样？

偏远社区中多达四分之三的人，每年都市为治疗某一阶段的皮肤和软组织熏染（如皮肤疮疡或蜂窝织炎）而去诊所。由于抗生素耐药性导致治疗失败意味着皮肤和软组织熏染需要更长的时间恢复，并更有可能流传给其他人。

在更严重的情况下，熏染会侵入皮肤，并导致骨骼、血液或肺部熏染。当由于短缺而无法使用某些抗生素时，这个问题就越发庞大了。

据统计，近50%的偏远地域儿童患有皮肤熏染。其他疾病（如肺炎和性流传熏染）意味着需要经常和广泛地使用抗生素。家庭人口麋集、因贫穷无法使用洗衣机和淋浴等硬件设施限制，都有助于细菌的进一步流传。

因此，对偏远地域的人们举行有关当地抗生素耐药率的教育很是重要，还要增强他们对当地医疗政策的明白。

澳大利亚的例子对我国有参考意义。随着现在抗生素的使用，不仅仅是人类，另有与人类息息相关的工业，如畜牧业养殖、禽类和蔬菜种植等等，都面临着抗生素抗药性的难题。

人工智能虽然资助寻找到一种具有广谱抗菌作用的抗生素，可是理智使用抗生素，淘汰超级细菌的泛起才是最主要的任务。

参考文献：

https://theconversation.com/antibiotic-resistance-is-an-even-greater-challenge-in-remote-indigenous-communities-121696

Jonathan M. Stokes et al., 《A Deep Learning Approach to Antibiotic Discovery》[J], Cell.

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