AI助力預(yù)測(cè)細(xì)菌抗生素抗性基因

《自然-通訊》報(bào)道，加州大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種方法，利用機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別和預(yù)測(cè)使傳染性細(xì)菌產(chǎn)生抗生素抗性的基因。利用該方法在結(jié)核分枝桿菌上進(jìn)行測(cè)試，鑒定出了33種已知和24種新的抗生素抗性基因。

研究者表示，了解哪些基因賦予抗生素抗性可能會(huì)改變未來(lái)傳染病的治療方式，例如，如果臨床上持續(xù)感染結(jié)核病，醫(yī)生可以對(duì)該菌株進(jìn)行測(cè)序，查看其基因并確定哪些抗生素有效，然后為該菌株開出個(gè)性化的抗生素處方。

該團(tuán)隊(duì)使用大量基因組序列和對(duì)應(yīng)表型進(jìn)行訓(xùn)練，該算法就可以預(yù)測(cè)一組基因是否會(huì)導(dǎo)致抗生素抗性。研究發(fā)現(xiàn)了結(jié)核桿菌的33個(gè)已知的和24個(gè)新預(yù)測(cè)的抗生素抗性基因，目前正在測(cè)試該算法預(yù)測(cè)的24個(gè)新基因是否確實(shí)賦予結(jié)核分枝桿菌抗生素抗性。研究者進(jìn)一步分析了該算法的預(yù)測(cè)，并確定了可能相互作用并使菌株具有抗生素抗性的等位基因組合。他們還將這些等位基因定位于結(jié)核分枝桿菌蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)上。他們發(fā)現(xiàn)有些等位基因聚集在蛋白質(zhì)的某些結(jié)構(gòu)區(qū)域。研究者進(jìn)行了相互作用和結(jié)構(gòu)分析，挖掘這些基因如何對(duì)抗生素抗性表型產(chǎn)生影響。

研究者下一步將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于其他傳染性細(xì)菌。該團(tuán)隊(duì)正在將代謝網(wǎng)絡(luò)的基因組模型與其機(jī)器學(xué)習(xí)方法結(jié)合，以探究抗生素抗性進(jìn)化的潛在機(jī)制。