Ai 항생제 인공 지능 알고리즘이 새로운 유형의 항생제를 식별하는 방법

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AI 항생제: 인공 지능 알고리즘이 새로운 유형의 항생제를 식별하는 방법

새로운 항생제를 찾기 위해 AI를 적용하는 의료 산업을 위한 완벽한 타이밍은 전 세계적으로 수백만 명에게 긍정적인 혜택을 줄 수 있습니다.

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퀀텀런 예측
2022 년 4 월 19 일

인사이트 요약

인공 지능(AI)을 통합하는 등 항생제를 발견하기 위한 새로운 프로세스의 탐구는 내성이 강한 박테리아와 싸울 수 있는 문을 열어주고 있습니다. 이 연구는 잠재적으로 수백만 명의 생명을 구하는 것부터 정부 정책을 수립하고 제약 산업의 방향에 영향을 미치는 것까지 광범위한 의미를 갖습니다. 단백질 접힘에 대한 해결책과 탄소 흡수 물질의 개발과 같은 추가 발견은 의료, 기후 변화 완화, 에너지 생산 및 저장에 중대한 영향을 미칠 준비가 되어 있습니다.

AI 항생제 컨텍스트

MIT(매사추세츠 공과대학)에서 AI 모델을 사용하는 연구자들은 많은 박테리아 종을 죽일 수 있는 항생제를 식별했습니다(2020). 결정적으로, 이 약물(할리신)은 항생제에 내성이 있는 것으로 알려진 박테리아 종을 죽일 수 있습니다. AI 모델을 사용하면 결과를 제공하는 데 수년이 걸리고 상당한 비용이 소요될 수 있는 수많은 시도와 테스트를 시작하는 것과 비교하여 원하는 분자의 특성만 표시함으로써 항생제를 식별할 수 있습니다. MIT 연구원들은 며칠 만에 XNUMX억 개가 넘는 화합물을 검사할 수 있는 컴퓨터 모델을 사용했습니다. 이 모델은 다른 약물 치료에 사용되는 메커니즘과 다른 메커니즘을 사용하여 박테리아를 죽이는 잠재적인 항생제를 선택하도록 설계되었습니다.

미국에 본사를 둔 기술 회사 IBM도 며칠 만에 새로운 항생제를 설계하고 코로나19 팬데믹과 같은 다른 질환에 대한 새로운 치료법을 만드는 데 도움이 되는 AI 시스템을 개발했습니다. 이 회사의 시스템은 생성 모델을 기반으로 하며, 연구자들은 AI 알고리즘에 알려진 펩타이드 분자의 대규모 데이터베이스를 제공합니다. AI 알고리즘은 데이터베이스를 사용해 패턴을 분석한 후 분자와 그 특성 간의 관계를 계산합니다.

특정 분자가 특정 구조나 구성을 가지고 있는 것으로 밝혀지면 특정 기능을 수행하는 경향이 있으며 이를 통해 시스템은 분자 설계의 기본 규칙을 배울 수 있습니다. 연구자들은 AI 시스템에 새로운 분자가 갖기를 원하는 특성을 알려주고, 이러한 매개변수를 사용하여 이러한 매개변수를 충족하는 새로운 분자를 설계한 다음 쥐에서 테스트할 수 있습니다. AI 시스템은 며칠 내에 최대 100억 개의 화합물을 스캔하고 유망한 항생제를 식별하도록 설계되었습니다.

파괴적 영향

과학자들이 탐구하는 과정을 통한 새로운 항생제의 발견은 항생제 내성 박테리아와의 싸움에서 희망의 등대를 나타냅니다. 이 과정을 통해 저항성이 높은 변종을 표적으로 삼을 수 있는 항생제를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 알려진 항생제에 의해 더 이상 영향을 받지 않는 박테리아와 싸울 수 있는 새로운 약물을 설계할 수 있는 문이 열립니다. 식물, 동물, 인간 치료에 있어 기존 항생제의 남용으로 인해 효능이 상실되는 '항생제 이후' 시대에 접어들면서 본 연구는 그 어느 때보다 중요하다.

유엔 보고서에 따르면, 항생제의 효율성 감소는 심각한 문제로, 매년 최대 700,000만 명이 사망하고 있습니다. 이러한 추세가 계속된다면 이 숫자는 10년까지 2050만 명이라는 놀라운 수준으로 증가할 것으로 예상됩니다. 새로운 항생제를 발견하고 창조하는 능력은 단지 과학적 발전이 아닙니다. 이는 미래에 수백만 명의 생명을 잠재적으로 구할 수 있는 생명선입니다. 정부의 경우 이는 이 분야의 연구 개발을 지원하고 기존 항생제의 남용을 규제하는 정책을 구현하는 것의 중요성을 강조합니다.

새로운 항생제의 개발은 일반적인 감염에 대한 보다 효과적인 치료법으로 이어질 수 있으며, 합병증 및 사망 위험을 줄일 수 있습니다. 제약 업계의 기업은 의학의 미래를 형성할 수 있는 잠재력을 인식하고 이 연구에 투자해야 할 수도 있습니다. 교육 기관은 또한 이 분야의 차세대 과학자를 교육하는 데 초점을 맞춰 추진력이 계속되도록 해야 할 수도 있습니다.

AI 항생제의 의미

AI 항생제의 더 넓은 의미는 다음과 같습니다.

이전에 치료할 수 없었던 질병을 치료하기 위한 새로운 치료법과 약물을 개발하는 제약 응용 분야로, 만성 및 급성 질환으로 고통받는 환자의 기대 수명을 연장하고 삶의 질을 향상시킵니다.
수십 년 동안 지속된 단백질 접힘 문제에 대한 가능한 해결책이 발견되어 생물학적 과정에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 하고 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 질병에 대한 치료법 개발을 가속화합니다.
기후 변화에 대처하기 위한 탄소 흡수 소재의 발견으로 온실가스 배출 감소에 기여하고 지구 온난화의 영향을 완화하기 위한 세계적인 노력을 지원합니다.
에너지 생산과 저장을 향상시키고 에너지 효율성을 향상시키며 재생 불가능한 자원에 대한 의존도를 낮추는 데 사용할 수 있는 재료를 발견합니다.
정부는 농업 및 의료 부문에서 항생제 사용에 대해 보다 엄격한 규정을 시행하여 기존 항생제의 효과를 보존하기 위한 보다 통제되고 책임감 있는 접근 방식을 취하고 있습니다.
항생제 내성과 관련된 연구에 대한 투자를 늘리고, 과학자, 의료 전문가, 정책 입안자 간의 협력을 촉진하고, 새로운 의료 기술 개발을 주도합니다.
항생제 내성에 대한 인식을 제고하기 위한 목표 교육 캠페인을 개발하여 더 많은 정보를 얻은 대중 행동을 유도하고 책임감 있는 항생제 사용을 지원합니다.
개인의 유전자 구성에 대한 이해를 활용하여 보다 맞춤화되고 효과적인 치료법을 제공하는 맞춤형 의학으로 제약 산업의 초점이 전환되고 있습니다.
새로운 재료와 기술을 건설 및 제조에 통합하여 보다 에너지 효율적인 건물과 운송 시스템을 만들고 보다 지속 가능한 도시 환경에 기여합니다.
과학 및 의료 부문 내에서 새로운 직무 역할 및 전문화의 출현으로 인해 항생제 연구, 단백질 접힘 및 재료 과학과 관련된 분야에서 숙련된 전문가에 대한 수요가 발생합니다.