AI研發新型抗生素 對抗超級細菌

編譯／韋士塔

全球抗生素濫用問題日益嚴重，導致細菌抗藥性飆升；產生抗藥性的超級細菌，正無情地奪走數百萬人的生命；面對這個棘手的問題，麻省理工學院（MIT）的研究團隊帶來一線希望；該校的研究團隊巧妙運用人工智慧（AI），成功設計出兩款新型抗生素，有望消滅奈瑟氏淋病雙球菌（Neisseria gonorrhoeae）與金黃色葡萄球菌（MRSA）這兩大超級細菌。

奈瑟氏淋病雙球菌是淋病的病原體，近年來，這種細菌的抗藥性不斷升高，致使此疾病無法有效治療，並迅速蔓延。調查顯示，2020年全球新增病例超過8200萬例，主要發生在開發中國家。

金黃色葡萄球菌則會引起皮膚感染或嚴重的血液和器官感染。醫學專家估計，2021年死於多重抗藥性金黃色葡萄球菌（MRSA）的人數較30年前翻倍，達到13萬人。

抗生素在醫藥與農業領域的頻繁濫用，導致新型細菌菌株對愈來愈多抗生素產生抗藥性，釀成全球公衛危機；據聯合國統計，這些抗生素抗藥性超級細菌每年導致全球約500萬人死亡，其中有120萬人因感染這類細菌而直接致死；據估計，到2050年，超級細菌感染可能導致全球經濟損失逾1.6兆美元（約新台幣50兆元）。抗生素抗藥性也構成社會不公，因為許多較貧窮的國家無力採購較新型的抗生素來對抗超級細菌。

為了解決這些危機，全球各地的醫學專家與科學家正致力研發新型抗生素；MIT的研究人員則針對奈瑟氏淋病雙球菌和金黃色葡萄球菌這兩種棘手的細菌，運用AI強大的運算能力，設計能將其消滅的抗生素。

研究團隊利用AI演算法，篩選大型資料庫中已證實能夠對抗奈瑟氏淋病雙球菌的化合物，並依據這些化合物的化學結構添加新結構產生新的化合物。最終，研究團隊獲得在實驗室中就能製造，且能消滅這種細菌的化合物。

研究團隊也使用水與氨等簡單的化學結構，讓AI預測出能有效對抗細菌細胞防禦弱點的化學結構，獲得能夠治療金黃色葡萄球菌的全新抗生素化合物。

MIT的科學家表示，這項研究最令人振奮之處，是這兩種由AI設計的抗生素，不僅結構新穎，作用機制也與現有的抗生素截然不同；這代表奈瑟氏淋病雙球菌與金黃色葡萄球菌更難以產生抗藥性，能為人類爭取更多時間與超級細菌作戰。

研究人員強調，這些由AI設計的抗生素，距離真正應用於臨床治療，還有很長的路要走。首先，新型抗生素須經過嚴格的測試流程，通過安全性與有效性測試，以及漫長且耗費鉅額的臨床試驗。另一項挑戰則是這些抗生素很可能被視為「最後手段」，使用量會受到嚴格限制，導致製藥公司不願投入大量資源進行開發與生產。

儘管如此，MIT的這項研究成果，已展現AI在對抗傳染病的無限潛力，有望徹底改變開發新藥的模式，為戰勝超級細菌帶來新希望。