विश्व स्तर पर हर साल एंटीबायोटिक प्रतिरोध से जुड़ी लगभग 5 मिलियन मौतों के साथ, प्रतिरोधी जीवाणु उपभेदों से निपटने के नए तरीकों की तत्काल आवश्यकता है।

स्टैनफोर्ड मेडिसिन और मैकमास्टर यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता जनरेटिव आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस से इस समस्या से निपट रहे हैं।एक नया मॉडल, जिसे SyntheMol (अणुओं को संश्लेषित करने के लिए) कहा जाता है, ने छह के लिए संरचनाएं और रासायनिक व्यंजन तैयार किएनवीन औषधियाँइसका उद्देश्य एसिनेटोबैक्टर बाउमानी के प्रतिरोधी उपभेदों को मारना है, जो जीवाणुरोधी प्रतिरोध से संबंधित मौतों के लिए जिम्मेदार प्रमुख रोगजनकों में से एक है।

शोधकर्ताओं ने इन नए यौगिकों के अपने मॉडल और प्रायोगिक सत्यापन का वर्णन कियाअध्ययनजर्नल में 22 मार्च को प्रकाशितनेचर मशीन इंटेलिजेंस.

बायोमेडिकल डेटा साइंस के एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के सह-वरिष्ठ लेखक जेम्स ज़ू, पीएच.डी. ने कहा, "सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए नए एंटीबायोटिक्स को शीघ्रता से विकसित करने की बहुत बड़ी आवश्यकता है।""हमारी परिकल्पना यह थी कि वहां बहुत सारे संभावित अणु हैं जो प्रभावी दवाएं हो सकते हैं, लेकिन हमने उन्हें अभी तक बनाया या परीक्षण नहीं किया है। यही कारण है कि हम पूरी तरह से नए अणुओं को डिजाइन करने के लिए एआई का उपयोग करना चाहते थे जो प्रकृति में कभी नहीं देखे गए हैं।"

जेनेरिक एआई के आगमन से पहले, उसी प्रकार की कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक का आधार थाबड़े भाषा मॉडलचैटजीपीटी की तरह, शोधकर्ताओं ने एंटीबायोटिक विकास के लिए अलग-अलग कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण अपनाए थे।उन्होंने मौजूदा दवा पुस्तकालयों के माध्यम से स्क्रॉल करने के लिए एल्गोरिदम का उपयोग किया, उन यौगिकों की पहचान की जो किसी दिए गए रोगज़नक़ के खिलाफ कार्य करने की सबसे अधिक संभावना रखते हैं।

यह तकनीक, जो100 मिलियन ज्ञात यौगिकों को छान लिया गया, परिणाम मिले लेकिन सभी को खोजने में सतह को खरोंच दियारासायनिक यौगिकजिसमें जीवाणुरोधी गुण हो सकते हैं।

स्टैनफोर्ड कम्प्यूटेशनल साइंस डॉक्टरेट छात्र और अध्ययन के सह-मुख्य लेखक काइल स्वानसन ने कहा, "रासायनिक स्थान विशाल है।""लोगों ने अनुमान लगाया है कि 10 के करीब हैं⁶⁰संभावित दवा जैसे अणु।इसलिए, 100 मिलियन उस संपूर्ण स्थान को कवर करने के कहीं भी करीब नहीं है।"

औषधि विकास के लिए मतिभ्रम

जेनरेटिव एआई की "मतिभ्रम" करने या पूरे कपड़े से प्रतिक्रियाएं बनाने की प्रवृत्ति, जब बात आती है तो यह एक वरदान हो सकती हैदवा की खोजस्वानसन ने कहा, लेकिन इस तरह के एआई के साथ नई दवाएं बनाने के पिछले प्रयासों के परिणामस्वरूप ऐसे यौगिक बने जिन्हें वास्तविक दुनिया में बनाना असंभव होगा।शोधकर्ताओं को सिंथेमोल की गतिविधि के चारों ओर रेलिंग लगाने की ज़रूरत थी - अर्थात्, यह सुनिश्चित करने के लिए कि मॉडल द्वारा देखे गए किसी भी अणु को प्रयोगशाला में संश्लेषित किया जा सकता है।

स्वानसन ने कहा, "हमने कम्प्यूटेशनल कार्य और वेट लैब सत्यापन के बीच उस अंतर को पाटने की कोशिश करके इस समस्या का सामना किया है।"

मॉडल को 130,000 से अधिक आणविक भवन ब्लॉकों की लाइब्रेरी और मान्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक सेट का उपयोग करके संभावित दवाओं के निर्माण के लिए प्रशिक्षित किया गया था।इसने न केवल अंतिम यौगिक तैयार किया बल्कि उन बिल्डिंग ब्लॉक्स के साथ उठाए गए कदमों को भी तैयार किया, जिससे शोधकर्ताओं को दवाओं का उत्पादन करने के लिए व्यंजनों का एक सेट मिला।

शोधकर्ताओं ने मॉडल को ए. बौमन्नी के खिलाफ विभिन्न रसायनों की जीवाणुरोधी गतिविधि के मौजूदा डेटा पर भी प्रशिक्षित किया।इन दिशानिर्देशों और इसके बिल्डिंग ब्लॉक स्टार्टिंग सेट के साथ, सिंथेमोल ने नौ घंटे से भी कम समय में लगभग 25,000 संभावित एंटीबायोटिक्स और उन्हें बनाने की विधियां तैयार कीं।बैक्टीरिया को नए यौगिकों के प्रति तेजी से प्रतिरोध विकसित करने से रोकने के लिए, शोधकर्ताओं ने उत्पन्न यौगिकों को केवल उन यौगिकों में फ़िल्टर किया जो मौजूदा यौगिकों से भिन्न थे।

ज़ोउ ने कहा, "अब हमारे पास न केवल पूरी तरह से नए अणु हैं बल्कि उन अणुओं को बनाने के लिए स्पष्ट निर्देश भी हैं।"

एक नया रासायनिक स्थान

शोधकर्ताओं ने जीवाणु को मारने की उच्चतम क्षमता वाले 70 यौगिकों को चुना और यूक्रेनी रासायनिक कंपनी के साथ काम कियाएनामाइनउन्हें संश्लेषित करने के लिए.कंपनी इनमें से 58 यौगिकों को कुशलतापूर्वक उत्पन्न करने में सक्षम थी, जब शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में उनका परीक्षण किया तो उनमें से छह ने ए. बाउमन्नी के प्रतिरोधी तनाव को मार डाला।इन नए यौगिकों ने अन्य प्रकार के संक्रामक बैक्टीरिया के खिलाफ भी जीवाणुरोधी गतिविधि दिखाईएंटीबायोटिक प्रतिरोध, जिसमें ई. कोली, क्लेबसिएला निमोनिया और एमआरएसए शामिल हैं।

वैज्ञानिक चूहों में विषाक्तता के लिए छह यौगिकों में से दो का और परीक्षण करने में सक्षम थे, क्योंकि अन्य चार पानी में नहीं घुलते थे।जिन दो का उन्होंने परीक्षण किया वे सुरक्षित लग रहे थे;ज़ू ने कहा, अगला कदम ए. बौमन्नी से संक्रमित चूहों में दवाओं का परीक्षण करना है ताकि यह देखा जा सके कि वे जीवित शरीर में काम करते हैं या नहीं।

छह यौगिक एक दूसरे से और मौजूदा एंटीबायोटिक दवाओं से काफी भिन्न हैं।शोधकर्ताओं को यह नहीं पता है कि उनके जीवाणुरोधी गुण आणविक स्तर पर कैसे काम करते हैं, लेकिन उन विवरणों की खोज से अन्य एंटीबायोटिक विकास के लिए प्रासंगिक सामान्य सिद्धांत प्राप्त हो सकते हैं।

ज़ू ने कहा, "यह एआई वास्तव में हमें रासायनिक अंतरिक्ष के इस पूरी तरह से नए हिस्से के बारे में डिजाइन और सिखा रहा है जिसे मनुष्यों ने पहले नहीं खोजा है।"

ज़ू और स्वानसन भी सिंथेमोल को परिष्कृत कर रहे हैं और इसकी पहुंच का विस्तार कर रहे हैं।वे दवा की खोज के लिए मॉडल का उपयोग करने के लिए अन्य अनुसंधान समूहों के साथ सहयोग कर रहे हैंदिल की बीमारीऔर प्रयोगशाला अनुसंधान के लिए नए फ्लोरोसेंट अणु बनाना।