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曼彻斯特大学研发夏娃机器人抗癌治疟疾
来自曼彻斯特大学,剑桥大学和阿伯里斯特威斯大学三所大学的研究员组成的科研小组最近通过运用机器人Eve发现了一种具有抗癌特性同时又能用于疟疾治疗的化合物,再次证明了人工智能的巨大潜力。
为什么选择机器人做研究?机器人科学家是自动化越来越多运用于科学研究的自然衍生品。它们能自主研发,分析观察结果以验证假说,运用实验室机器人技术进行试验,解释实验结果以修正假说,如此循环往复,自动进行以假设为主导的研究。同时,机器人科学家也很适用于记录科学知识。由于试验的构思和执行都是由计算机自动完成的,因此它可以全面捕捉和数字化搜索科学过程的各个方面。
之所以有夏娃,是因为‘亚当’的存在年剑桥大学和阿伯里斯特威斯大学共同研发的机器人科学家“亚当”成为自主发现科学新知的第一台机器。如今,以曼彻斯特大学为研发基地,这个团队又研发了“夏娃”以达到加速新药发现进程和降低发现新药成本的目的。在2月4日发表的研究论文里,他们详述了机器人如何帮助识别有候选资格的新药物,这些药物极有可能治疗疟疾以及诸如南美锥虫病和血吸虫病等被忽视的热带寄生虫病。
曼彻斯特生物技术研究院和曼彻斯特大学教授RossKing说:“这些被忽视的热带寄生虫病对人类危害极大,每年都有数百万人因为感染这类疾病而丧命。我们知道这些疾病产生的诱因,理论上说我们是可以通过运用小分子药物来攻击死寄生虫的。但是研发药物的成本、速度和经济回报使得治药业对此丧失了兴趣。
夏娃的工作日常“利用人工智能,夏娃从她早期筛选的成功候选药物里来选择具有高概率活跃度的化合物抗击选定的药物靶点。基于基因工程酵母的筛选系统运用在这个过程中,使得夏娃能排出对细胞有害的,选择能阻断寄生蛋白质的,并能使人体蛋白质完好无损的化合物。这样不仅能降低成本,减少不确定性和与用于药物筛选的时间,而且拯救全球数百万人的生命。”
夏娃被运用于早期药物设计阶段。首先,她可以以标准的蛮力的传统大规模筛选方式系统地检测每种化合物。这种筛选方法比目前标准的筛选方法更快捷,成本也更低。夏娃同时使用多种类型的测定法和更有效地利用检查设施,这就增加了一定预算内发现新潜在药物的概率。
为了改善这一过程,夏娃通过随机选择的方法来发现通过第一轮检测的化合物,通过第一次筛选后还要反复测试多次来减少错误概率。选取这些确定通过筛选的药物,夏娃运用统计数据和计算机来根据实验结果预测化合物的最佳结构。尽管目前她还不具备合成这种化合物的能力,但是未来的机器人极有可能实现这个目标。
剑桥大学生化学院教授SteveOliver说:“每个行业现在都从自动化中受益,科学技术也不例外。在此过程中引入机器使研究过程更加智能而不再单纯依靠蛮力能大大加速科学进步,获得巨大回报。”
为了测试这种方法的可行性,研究人员研究了针对如疟疾,南美锥虫病和血吸虫病等热带寄生虫病的测试方法,对约种临床批准药物的关键分子进行检测。通过检测夏娃发现,一种之前被认定为能抗击癌症的化合物同时能抑制疟疾寄生虫中的关键分子DHFR。这种抑制疟疾的药物已经被用于抗击疟疾,现在已经被发给了多万儿童。然而药物的抑制作用毕竟是有限的,这就使新药的寻找变得越来越迫切。
夏娃的魅力ProfessorOliver说:“尽管已经付出大量的努力,现在仍然没有人能找到一种新的抗疟药,并能够通过临床试验。所以夏娃的发现不仅带来了一种新的方法,更可能为抗疟药的研发进程带来新贡献。”
这项研究得到了生物技术与生物科学研究理事会以及欧洲委员会的大力支持。