Новый антибиотик нацелен на ВЗК – и ИИ предсказал, как он будет работать, прежде чем ученые смогли это доказать

Исследователи из Университета Макмастера и Массачусетского технологического института (MIT) совершили сразу два научных прорыва: они не только открыли совершенно новый антибиотик, борющийся с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК), но и успешно использовали новый тип ИИ, чтобы точно предсказать, как действует препарат. Насколько им известно, это глобальная новинка для ИИ.

Открытие, подробно описанное 3 октября 2025 года в журнале Nature Microbiology, открывает многообещающий новый вариант лечения для миллионов людей, страдающих болезнью Крона и другими связанными с ней заболеваниями, а также демонстрирует важные новые применения ИИ в исследованиях по поиску лекарств.

«Эта работа показывает, что мы все еще только царапаем поверхность в том, что касается открытия лекарств под управлением ИИ», — говорит Джон Стоукс, доцент кафедры биохимии и биомедицинских наук Университета Макмастера и главный исследователь нового исследования. «Разработка нашего нового препарата, предназначенного для лечения воспалительных заболеваний кишечника, ускорилась благодаря сотрудничеству человека и генеративного искусственного интеллекта».

Большинство антибиотиков, используемых сегодня в клиниках, представляют собой препараты «широкого спектра действия», то есть они уничтожают полезные бактерии в дополнение к тем, которые вызывают болезни. «Это ядерное оружие», — объясняет Стоукс.

Это может создать возможности для проникновения и колонизации кишечника инвазивных и устойчивых к лекарствам видов бактерий, таких как кишечная палочка, что может усугубить такие заболевания, как болезнь Крона.

Но энтеролин, новый антибиотик, открытый в МакМастере, представляет собой препарат «узкого спектра действия», то есть он щадит микробиом и атакует только определенную группу болезнетворных микроорганизмов — в данном случае семейство бактерий под названием Enterobacteriaceae, в которое входит E. coli.

Это означает, что он не только убивает кишечную палочку, но и снижает вероятность колонизации кишечника устойчивыми к лекарствам штаммами.

«Этот новый препарат является действительно многообещающим кандидатом на лечение миллионов пациентов, живущих с ВЗК», — говорит Стоукс. «В настоящее время у нас нет лекарства от этих состояний, поэтому разработка чего-то, что могло бы значительно облегчить симптомы, могло бы помочь людям улучшить качество жизни».

На сегодняшний день ИИ используется как инструмент для прогнозирования того, какие молекулы могут иметь терапевтический потенциал, но в этом исследовании он использовался для описания того, что исследователи называют «механизмом действия» (МОА) – или того, как лекарства атакуют болезни.

«ИИ ускорил темпы, с которыми мы можем исследовать химическое пространство для поиска новых кандидатов на лекарства, но до сих пор он мало что сделал для устранения основного узкого места в разработке лекарств, а именно понимания того, что на самом деле делают эти новые кандидаты на лекарства», — объясняет Стоукс.

По его словам, исследования MOA необходимы для разработки лекарств. Они помогают ученым подтверждать безопасность, оптимизировать дозировку, вносить изменения для повышения эффективности, а иногда даже открывать совершенно новые цели для лекарств. Они также помогают регулирующим органам определить, подходит ли тот или иной препарат-кандидат для использования на людях.

Стоукс говорит, что тщательное исследование MOA может занять до двух лет и стоить около 2 миллионов долларов; однако, используя искусственный интеллект, его группа приняла энтеролин всего за шесть месяцев и всего за 60 000 долларов.

Действительно, после открытия в его лаборатории нового антибиотика Стоукс связался с коллегами из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), чтобы узнать, может ли какая-либо из их новых платформ машинного обучения помочь ускорить его предстоящие исследования MOA.

Всего за 100 секунд ему было дано предсказание: его новый препарат атаковал микроскопический белковый комплекс под названием LolCDE, который необходим для выживания некоторых бактерий.

«При открытии лекарств ИИ в значительной степени использовался для исследования химического пространства, выявления новых молекул, которые могут быть активными», — говорит Регина Барзилай, профессор Инженерной школы Массачусетского технологического института и разработчик DiffDock, модели ИИ, которая сделала предсказание. «Здесь мы показываем, что ИИ может также предоставлять механистические объяснения, которые имеют решающее значение для продвижения молекулы по конвейеру разработки».

Барзилай недавно был включен в список самых влиятельных людей в области искусственного интеллекта по версии журнала Time.

Стоукс подчеркивает, что, хотя предсказание было интригующим, оно было всего лишь предсказанием. Ему все равно придется проводить традиционные исследования МОА в лаборатории.

«В настоящее время мы не можем просто предполагать, что эти модели ИИ полностью верны, но мысль о том, что они могут быть верными, избавила нас от догадок в наших следующих шагах», — объясняет Стоукс, сотрудник Института исследований инфекционных заболеваний Майкла Г. ДеГрота в МакМастере.

И поэтому его команда, во многом возглавляемая аспиранткой Макмастера Дениз Катакутан, начала исследование МОА энтероллина, используя прогноз Массачусетского технологического института в качестве отправной точки.

Всего через несколько месяцев стало ясно, что ИИ на самом деле прав.

«Мы провели все наши стандартные исследования MOA, чтобы подтвердить предсказание — посмотреть, подтвердят ли эксперименты ИИ, и они это сделали», — говорит Катакутан, кандидат наук в лаборатории Стокса. «Сделав это таким образом, мы сократили наши обычные сроки на полтора года».

Благодаря этому Стоукс теперь успешно использует ИИ для обнаружения жизнеспособных кандидатов на лекарства, для ускорения глобальных усилий по открытию лекарств и определения того, как работают новые лекарства. Но спросите его, и он скажет вам, что, каким бы полезным он ни был, ИИ — это всего лишь средство для достижения цели.

«Лекарственная устойчивость и отсутствие новых лекарств — это дырявый кран», — говорит он. «Вы можете оставить это на какое-то время, но в конечном итоге у вас возникнут большие проблемы. ИИ — это мой ключ: это инструмент для устранения утечки до того, как она перерастет в наводнение, и это действительно так. Моя единственная цель — доставлять новые лекарства пациентам, которые в них нуждаются, и до тех пор, пока ИИ может помочь мне в этом, я буду продолжать искать новые способы их использования».

Путь к пациентам Дочерняя компания Стокса, Stoked Bio, уже лицензировала энтеролин от McMaster и в настоящее время оптимизирует его для использования человеком.

Компания также тестирует модифицированные версии нового антибиотика против других устойчивых к лекарствам бактерий, таких как клебсиелла, и первые результаты являются многообещающими.

«Идентификация энтеролина подчеркивает выдающиеся достижения науки, развивающиеся в МакМастере», — говорит Джефф Скиннер, генеральный директор Stoked Bio. «Мы гордимся тем, что сотрудничаем с университетом в воплощении этого прорыва в реальные методы лечения пациентов».

Если все пойдет хорошо, говорит Стоукс, новый препарат будет готов к испытаниям на людях в течение трех лет – сроки, которых его исследовательская группа стремится уложиться.

«Работать над чем-то подобным переводу — это сюрреалистично», — говорит Катакутан. «Тот факт, что то, что мы обнаружили в лаборатории, может когда-нибудь помочь пациентам, поистине удивителен и действительно усиливает значимость нашей работы».

Катакатан Д.Б., Трандоерс А, Александр
Открытие и механистическое объяснение антибиотика узкого спектра действия под руководством искусственного интеллекта.
Нат Микробиол. 2025, 3 октября. doi: 10.1038/s41564-025-02142-0