Razvoj novih zdravil in antibiotikov je težaven proces, saj morajo biokemiki pregledati na tisoče različnih molekul in spojin, od katerih bo le nekaj ustrezalo zadanim kriterijem. Nekaj poskusov digitalizacije tega procesa je bilo le delno uspešnih, sedaj pa ekipa znanstvenikov iz Združenih držav Amerike in Kanade poroča o uspešni uporabi nevronskih omrežij pri identifikaciji sestavin za potencialni novi antibiotik.
Najpomembnejši del uporabe nevronskega omrežja predstavlja “urjenje” omrežja, torej vstavljanje podatkov, s katerimi bo omrežje nato sprejemalo odločitve in posredovalo rezultate.
Ekipa znanstvenikov je za urjenje uporabila skupino 1760 zdravil, ki so bila odobrena za uporabo s strani ameriške zvezne uprave za živila in zdravila. Skupaj z zdravili so za referenco uporabili še 800 naravnih izdelkov, večina uporabljenih izdelkov pa sploh ni bila antibotikov. Pri urjenju nevronskega omrežja so znanstveniki upoštevali izdelke, ki ustavijo rast bakterije E. coli.
Vir: Medical News Today
Ker je bilo veliko izdelkov le delno uspešnih pri ustavljanju rasti bakterije, so morali znanstveniki postaviti arbitraren kriterij in ga upoštevali za pozitiven ali negativen odgovor. S takšnim pristopom so raziskovalci dobili 120 uporabnih molekul, kar je majhno število glede na število analiziranih izdelkov. Razlog za uspešnost poskusa tiči predvsem v sami arhitekturi omrežja, zaradi katerega je omrežje v končni fazi podalo rezultate, ki so bili reprezentacija kemijske strukture molekule. Z dodatnim algoritmom za ocenjevanje pravilnosti kemijske strukture je omrežje lahko svoje rezultate primerjalo s podatki, naučenimi iz vnešenih podatkov.
Takšen pristop se je izkazal za delujočega, saj je omrežje kljub majhni količini podatkov identificiralo 99 obetavnih molekul. S testiranjem se je izkazalo, da več kot polovica identificiranih molekul ustavlja rast E. coli. Po dodatnem testiranju so znanstveniki sistem uporabili na podatkovni bazi z več kot 100 milijoni molekul. Omrežje je za analizo molekul potrebovalo štiri dni, iz analize pa je prišlo veliko število obetavnih molekul, za najbolj zanimivo pa se je izkazal halicin.
Halicin je bil prvotno razvit za zdravljenje diabetesa, pri čemer ni bil ravno uspešen. Z dodatnim testiranjem se je izkazalo, da je učinkovit pri ustavljanju rasti velikega števila različnih bakterij, tudi tistih, za katere še nimamo razvitih antibiotikov. Pristop je obetaven, ne le zato, ker nam počasi zmanjkuje učinkovitih antibiotikov, temveč tudi zato, ker bi lahko bil uporaben za analizo pristopa zdravljenja različnih bolezni.
Uvodna fotografija: Harvard University
