人工智能如何加入对抗超级细菌的战斗

科技世界作者 / 世界之声 / 2025-02-15 16:32
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      肉眼看不见的细菌在寻求生存的过程中不断进化。  多年来,抗生素的滥用和过度使用无意中助长了抗生素耐药细菌的兴

  

  

  肉眼看不见的细菌在寻求生存的过程中不断进化。

  多年来,抗生素的滥用和过度使用无意中助长了抗生素耐药细菌的兴起,也被称为“超级细菌”。

  这些超级细菌配备了巧妙的防御机制,比如形成被称为生物膜的粘液城堡,其中的细菌群落可以很好地保护免受抗生素和免疫系统的攻击。

  2019年,全球有127万人死于抗生素耐药性感染。

  然而,科学家们并没有退缩。他们正在用尖端的治疗策略武装自己,并利用人工智能的力量来对抗这种日益严重的威胁。

  全球都认识到这项工作的重要性。2023年8月,二十国集团卫生部长在9月主要领导人峰会之前举行会议,承诺制定一项全面战略,继续抗击抗微生物药物耐药性。

  把抗生素想象成战场上与细菌作战的士兵。

  随着时间的推移,一些细菌设法在攻击中幸存下来,将它们的抵抗力传递给后代。

  在医药、农业和畜牧业中滥用抗生素加速了这一进程,导致了能够抵抗多种抗生素的超级细菌的出现,使曾经有效的治疗无效。

  生物膜的形成使这一挑战更加严峻。

  默认情况下,细菌喜欢粘在一起,在它们周围形成粘液墙。在这个“黏液城堡”里,细菌能很好地抵御任何敌人。

  这使得生物膜中的细菌在抵抗抗生素或免疫系统的攻击方面比单个细菌强1000倍。

  细菌的近邻使它们能够相互“聊天”,简化防御,并交换如何对抗生素产生耐药性的信息。

  人体80%的感染——如手术部位感染、无法愈合的伤口和植入物感染——都与生物膜有关,这些感染极难治疗。

  科学界认识到迫切需要新的方法来解决抗生素耐药性和生物膜问题,特别是自20世纪80年代以来没有发现新的抗生素类别。

  研究人员正在探索各种策略,其中一些具有很好的潜力:

  噬菌体

  抗菌肽和抗体

  冷等离子体药

  抗生素增强剂

  群体感应抑制剂

  生物膜的干扰

  CRISPR-Cas技术

  虽然这些创新策略显示出希望,但它们的开发和优化需要大量的研究和实验。这就是人工智能介入的地方。

  人工智能算法可以分析大量的分子信息数据库,以识别具有抗菌特性的潜在化合物。

  通过模拟药物和细菌之间的相互作用,人工智能加速了药物发现过程,帮助科学家更有效地发现新的治疗方案。

  此外,人工智能驱动的模型可以模拟生物膜和细菌菌落的行为,帮助研究人员设计有效破坏这些群落的策略。

  这种计算方法为指导预防持续感染的治疗方法的发展提供了有价值的见解。

  与超级细菌的赛跑是与时间的赛跑。

  全球研究人员的合作努力,结合创新的治疗策略和人工智能驱动的见解,为更光明的未来带来了希望。

  虽然科学正在提供潜在的新治疗方法,但负责任地使用抗生素是确保现有治疗方法仍然有效的关键部分。

  这意味着医生和他们的病人有责任确保抗生素的必要使用,而农业和食品部门也需要限制抗生素在牲畜中的使用。

  研究经费是至关重要的,因此政策制定者在这场斗争中也发挥着关键作用。

  Katharina Richter博士是阿德莱德大学的生物医学研究员和科学传播者。她的研究重点是开发针对抗生素耐药细菌的有效治疗方法,并将其从实验室转化为现实生活中的应用,并通过有效的科学传播提高社会的健康素养。

  里希特博士的研究得到了澳大利亚阿德莱德大学的资助美国国家卫生和医学研究委员会、医学研究未来基金、医院研究基金会和欧洲临床微生物学和传染病学会。

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