ИИ разрабатывает лекарства

Передовые технологии для разработки новых синтетических лекарств с нужными свойствами пока трудоемки, дороги и длительны. И здесь человечеству помогут нейросети, которые не только генерируют изображения, пишут тексты и музыку, но и обрабатывают различные цифровые данные.

Это продемонстрировали ученые из Университета Чепмена в Орандже (Калифорния) во главе с Хагопом Атамианом (Hagop S. Atamian). Они создали новую модель ИИ, которая способна анализировать огромные базы данных об известных химических веществах и их соединениях с целевыми белками, учитывая при этом законы образования и свойства таких соединений. Обученный алгоритм умеет генерировать бесчисленное число молекулярных структур, которые подчиняются биологическим ограничениям и эффективно связываются с белковыми мишенями. Теперь пользователь может ввести любой нужный ему белок, к примеру, участвующий в развитии рака, а модель определит для него уникальные молекулярные структуры и доработает их так, что эти 50–100 новых молекул смогут эффективно обезоруживать белок из-за сильного сродства к нему.

В своей модели ИИ ученые впервые объединили две передовые нейросетевые технологии. Это архитектура энкодер-декодер-трансформер и обучение с подкреплением методом Монте-Карло. Модель успешно протестировали по нескольким критериям. Ни одно из сгенерированных ею лекарств не присутствовало в обучающем наборе. Оценки результатов показали, что новый метод не уступает распространенным способам поиска препаратов.

Для проверки модели исследователи сравнивали свои находки по конкретному заболеванию с существующими лекарствами от него. Ученые ранее определили растения, ингибирующие белок Ковид-19, и выделили их действующие вещества, например β-карболины и бензойные эфиры. Нейросеть предложила группу нацеленных на ковидный белок новых веществ. После этого медики анализировали характеристики предложенных и естественных веществ. Они оказались похожи и аналогичны по эффективности связывания. Ученые также создали гибкий алгоритм, который позволяет другим исследователям добавлять в модель новые функции. Теперь все разработчики смогут отбирать более совершенные препараты для лечения конкретных болезней.

Авторы исследования считают, что их модель ИИ может значительно удешевить и ускорить выбор будущих препаратов для лечения многих заболеваний. Новая технология позволяет создавать лекарства, которых человечество еще не знало. Исследование доступно на сайте журнала Pharmaceuticals.