古老的结核病“去而复返”，AI却找到了最佳应对药物组合

药明康德AI/报道

结核病（tuberculosis）是全球最主要的致命传染病之一。随着20世纪40年代链霉素的问世，肺结核不再是不治之症。此后，更多抗生素、卡介苗和化疗药物的问世，使得人类在与肺结核抗争史上取得里程碑式的胜利，肺结核疫情得到了遏制。随着人口流动不断增加及多种抗药性结核病菌株的产生，增加了肺结核的防治难度，从20世纪80年代开始，肺结核在全球各地有“死灰复燃、卷土重来”之势。

由于长期的治疗时间和不断增长的耐药性，人们迫切需要新的方法来应对结核病治疗。面对这不断“去而复返”的疾病，人类一直在“抗争”的路上。

最近，由密歇根大学（The University of Michigan）的一支研究团队创建了一个新的人工智能（AI）平台，用来预测当前结核病最佳药物组合。该AI平台根据目前已知的结核病治疗方法及药物，经过算法结合从而基于人工智能技术创建更有效的解决方案。这项研究发表在mBio期刊上，并得到了美国国家卫生研究院（NIH）和密歇根大学精密卫生与MCubed计划的支持。

该AI系统被称为INDIGO，是使用化学基因组学和同源性分析推断药物相互作用的简称，研究结果表明，当结核病药物与精神病药或抗疟药物配合使用时，可以进一步增强其本身的有效性。

联合用药是结核病治疗最重要的原则。论文第一作者科学家Shuyi Ma博士补充道：“INDIGO还可以准确地预测药物组合的活性以及不同药物组合的协同作用（组合的活性大于单个药物的总和）。同时，该AI系统还准确预测了药物之间的拮抗作用（2种以上物质混合后的总作用小于每种物质分开来的作用），在这种情况下，联合用药的活性较低。”

除上述几点INDIGO系统的优越性，它还可以做到识别并且控制这些药物反应的基因。INDIGO发现了转录因子Rv1353c是多种药物相互作用结果的调节因子，可作为合理增强药物协同作用的靶点。

图片来源：Pixabay

以下是经过实验后，人工智能系统识别出的前0.01%的3个最佳抗结核疾病药物组合简单列举：

1. 结核病药物贝达喹啉（Bedaquiline）、氯法齐明（Clofazimine）、利福平（Rifampicin）、克拉霉素（Clarithromycin）与抗疟药P218的五种药物组合；
2. 贝达喹啉、氯法齐明、Pretomanid和抗精神病药硫利达嗪（Thioridazine）的四种药物组合；
3. 莫西沙星（Moxifloxacin）和大观霉素（Spectinomycin）这两种抗生素的组合，这两种药物通常是拮抗的，不过通过添加第三种药物氯法齐明，则可以产生高度的协同作用。

研究人员后续将这些由AI识别的最佳药物组合进行相关验证，实验表明：当在实验室环境中进行药物组合有效性测试时，这些组合均可以表现出88.8%的协同作用。

从目前来说，结核病每年将会导致180万人死亡，可以说是世界上最致命的细菌感染。目前已知的，有28种药物可以用于治疗结核病，这其中，可以组合出24,000种由3-4种药物组成联合用药方式。那么以今天的药物研发的步伐，假设在治疗结核病的药物组合中又多增加两种新药，那么潜在的药物组合数量将多达32,000种。

图片来源：Pixabay

不过数字仅能代表量，科学家们透过数字进行深度剖析，不管是24,000还是32,000，它们使得新治疗方案的产生既费时又费力。随着新药的短缺和细菌耐药性增加的情况日益明显，人工智能应用于药物组合筛选便体现出其优点，可以方便地评估潜在抗结核药物组合，同时INDIGO又利用了一个以前相关研究成果的数据库，对文字信息进行分析，从而获得了有关数百种药物特性的详细信息。

密歇根大学生物医学工程助理教授、研究负责人Sriram Chandrasekaran教授对此表示：“类似于INDIGO这样的人工智能筛选平台，未来会有极大可能取代传统的药物开发试错方法，传统试错法对新药研发的过程来说十分耗时且价格高昂。”由此看来，这一最新研究一定程度上也可看作是降低新药开发成本的一项有利之举了。

药明康德AI整理编译 

来源：docwirenews

题图来源：Pixabay

参考资料（可上下滑动查看） 

[1] AI Finding New Drug Combinations to Fight Tuberculosis Retrieved Nov 25, 2019 from https://www.docwirenews.com/docwire-pick/using-ai-to-find-new-drug-combinations-to-fight-tuberculosis/

[2] Transcriptomic Signatures Predict Regulators of Drug Synergy and Clinical Regimen Retrieved Nov 25, 2019 from https://mbio.asm.org/content/10/6/e02627-19

[3] 肺结核“去而复返”,你有所准备吗? Retrieved Nov 25, 2019 from http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-SJKS201611001153.htm

版权说明：欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德AI」微信公众号后台回复“转载”，获取转载须知。

更多文章精选

点击图片阅读：今日《自然》：科幻级“触感皮肤”诞生，可远程感知亲友的抚摸

点击图片阅读：细数生物医药领域“灯塔”级AI项目，有望照亮行业发展之路吗？

点击图片阅读：未来医院长什么样？投资20亿的新斯坦福医院告诉你答案

点“在看”，分享AI健康新动态