突破！AI设计出新型超级细菌抗生素，有望对抗耐药性

麻省理工学院（MIT）的研究人员利用人工智能设计出两种新型抗生素，这标志着全球对抗耐药细菌（俗称“超级细菌”）的斗争中可能取得的重大突破。尽管这项发展带来了巨大的希望，但必须认识到，这些化合物在真正应用于临床之前，仍将面临巨大的障碍和多年的严格测试。

抗生素耐药性的出现对全球公共卫生构成了严峻威胁。主要由于医学和农业中抗生素的频繁滥用，细菌已进化出能够逃避越来越多现有药物的新菌株。这场危机每年导致全球约500万人死亡，其中超过120万例死亡与此直接相关。除了人员伤亡，据预测，到2050年，超级细菌感染将导致全球经济产出损失超过2.5万亿澳元。许多贫穷国家难以获得对抗耐药感染所需的新型抗生素，加剧了不平等问题。

麻省理工学院团队专门针对两种强大的超级细菌：淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。N. gonorrhoeae导致淋病，这是一种性传播疾病，已发展出惊人的抗生素耐药性水平，导致其迅速传播。仅在2020年，全球就有超过8200万例新病例，主要发生在发展中国家。MRSA，常被称为“金色葡萄球菌”，是金黄色葡萄球菌的一种耐药菌株，可引起严重的皮肤、血液和器官感染。据估计，感染MRSA的患者死亡的可能性高出64%。

为了应对这些挑战，研究人员通过两种不同的方法采用了生成式AI。对于淋病奈瑟菌，团队使用已知对该细菌具有抗生素活性的现有化合物数据库，训练了一个机器学习神经网络。然后，AI以这些化合物的化学结构为“种子”，通过逐个添加化学结构系统地生成新分子。这个过程产生了80种候选化合物，其中两种在实验室中成功合成。其中一种在培养皿实验和小鼠模型中显示出强大的杀灭淋病奈瑟菌的有效性。

对于MRSA，AI采用了更激进的方法，从零开始。仅通过水和氨等简单的化学结构提示，算法预测了全新的化学结构，旨在有效与细菌的细胞脆弱点相互作用。在大约90种候选化合物中，合成了22种并进行了测试。其中6种在实验室中显示出强大的抗MRSA活性，其中最有希望的化合物成功地在小鼠模型中清除了MRSA皮肤感染。

这项研究一个特别重要的方面是，这两种AI生成的新型抗生素不仅具有新颖的结构，而且具有全新的作用机制——这意味着它们以以前从未见过的方式对抗细菌。传统上，抗生素的开发通常依赖于修改现有药物，这可能无意中促成耐药性的进化。希望这些由AI设计的分子，凭借其根本性的新作用方式，将使淋病奈瑟菌和MRSA更难以逃避。在此项工作之前，AI在抗生素发现中的作用主要限于筛选现有化合物库或微调现有药物的结构。

尽管取得了这些有希望的进展，但仍存在几个重大障碍。这两种抗生素都必须进行广泛且昂贵的人体临床试验，以确定其安全性和有效性，这个过程通常需要数年时间并需要大量资金。另一个挑战在于制药公司的经济激励。由于这些抗生素可能被保留为“最后一道防线”药物以保持其有效性，其市场使用将受到限制。这种限制可能会降低制药公司投入巨资进行持续开发和最终生产的财务吸引力。尽管如此，这项工作代表了药物发现领域的一个关键里程碑，展示了人工智能在重塑未来对抗传染病斗争方面的巨大潜力。