这款人工智能可以预测特定药物组合如何最有效地治疗疾病

Would you let a robot pick which medicine you take?Image: freestocks.org/Unsplash
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由于在研药物中新型结核病药物供应不足,一款软件工具可以预测现有药物(包括看似不太可能的候选药物)如何以新的方式组合,从而形成更有效的治疗方案。

“这可能会取代我们传统的药物研发试错体系,而该体系相对缓慢且昂贵,”密歇根大学生物医学工程助理教授Sriram Chandrasekaran表示。

该软件工具名为INDIGO,全称为“利用化学基因组学与同源性推断药物相互作用”(INferring Drug Interactions using chemoGenomics and Orthology),研究表明,将结核病药物与抗精神病药或抗疟药联用,可能会增强其药效。

“该工具能够准确预测药物组合的活性,包括协同作用——即组合的活性大于各单药活性之和,”第一作者、华盛顿大学研究科学家Shuyi Ma表示。

“它还能准确预测药物之间的拮抗作用,即组合的活性低于各单药活性之和。此外,它还能识别控制这些药物反应的基因。”

在INDIGO识别出的、被认为具有较高抗结核疗效可能性的组合中:

  • 由结核病药物贝达喹啉、氯法齐明、利福平和克拉霉素,以及抗疟药P218组成的五药组合。

  • 由贝达喹啉、氯法齐明、普瑞马尼和抗精神病药硫利达嗪组成的四药组合。

  • 由抗生素莫西沙星和壮观霉素组成的组合——这两种药物通常具有拮抗作用,但在加入第三种药物氯法齐明后,可能变为高度协同。

这三类组合均位列INDIGO所识别的协同组合中的前0.01%。

“经实验室测试,INDIGO识别出的成功组合中有88.8%显示出协同作用,”Chandrasekaran表示。

结核病每年导致180万人死亡,是全球致死率最高的细菌性感染。目前有28种药物用于治疗结核病,这些药物可组合成24,000种三药或四药组合。若再加入一对新药,潜在组合数将增至32,000种。

研究人员表示,这些数字使新的治疗方案的开发既耗时又昂贵。与此同时,多重耐药菌株正在迅速传播。

在新药短缺、旧病不断演变的当下,研究人员表示,该工具为充分利用现有药物“工具箱”提供了一种新途径。答案可能早已存在,而INDIGO跳出常规的思路,为更快找到这些答案提供了一种方式。

该工具利用一个已发表研究的数据库,本研究的作者对其进行了拆解和量化,并结合了数百种药物性质的详细信息。

该研究发表于mBio。美国国立卫生研究院以及密歇根大学精准健康与MCubed计划为这项研究提供了资助。

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