近年来，现代抗生素的发现已经陷入停滞，引发人们对抗菌药物耐药性上升的日益关注。世界卫生组织如今宣布这一危机是全球十大公共卫生威胁之一。但为什么有时感染在经过适当的抗生素治疗后有可能再次出现？
一个可能的解释在于细菌进入代谢不活跃状态，有效地避开传统抗生素的检测，因为传统抗生素仅针对活跃的代谢活动。这些休眠的细菌以后可以重新活化，导致反复感染。识别和解决这种休眠状态对于应对抗菌药物耐药性危机至关重要。
来自Collins实验室的前MIT-Takeda学者Jackie Valeri在最近发表的《细胞化学生物学》论文中阐述了这一问题。Valeri提出利用机器学习来筛选能够有效杀灭休眠细菌的化合物。通过利用人工智能的力量，研究人员旨在发现可以针对这些抗药性休眠细菌的潜在抗生素。
细菌在休眠状态下的恢复力并不是一种新现象。科学家们发现了追溯至1亿年前的古老细菌菌株，在太平洋海底以节约能量的方式仍然存活着。了解细菌休眠背后的机制对于开发有效的抗生素至关重要。
在詹姆斯·J·科林斯（James J. Collins）的领导下，MIT的健康机器学习詹米尔诊所一直在利用人工智能在抗生素发现方面取得进展。他们的研究旨在通过利用机器学习算法来识别新的抗菌化合物类别，以扩大现有抗生素库存。
根据《柳叶刀》（The Lancet）发表的一项研究，2019年由于对已有药物产生耐药的感染导致了数百万可预防的死亡。寻找可以有效针对代谢休眠细菌的抗生素是研究人员面临的关键挑战之一。
在Collins实验室，研究人员利用人工智能加快了对已知药物化合物进行抗生素特性筛选的过程。传统上，由于需要探索的分子数量众多，这个过程可能需要数年的时间。然而，由于人工智能的高通量筛选能力，研究人员仅在一个周末内就能够发现一种名为semapimod的化合物。
令人惊讶的是，semapimod，一种通常用于克罗恩病的抗炎药，表现出对静止期大肠杆菌和包括鲍曼不动杆菌在内的革兰氏阴性细菌的有效性。此外，它还展示了破坏“革兰氏阴性”细菌外膜的能力，革兰氏阴性细菌由于其独特的结构而因其外膜而闻名禁用抗生素。革兰氏阴性细菌的例子包括大肠杆菌、鲍曼不动杆菌、沙门氏菌和铜绿假单胞菌。
通过破坏外膜的一个组成部分，semapimod具有潜力使革兰氏阴性细菌对通常仅对革兰氏阳性细菌起作用的药物产生敏感性。这一突破为治疗由革兰氏阴性细菌引起的具有挑战性的感染开辟了新的可能性。
Valeri强调了semapimod在针对细菌外膜的独特结构中的重要性，突出了其作为抗生素抵抗的有价值武器的潜力。作为一个研究团队，他们坚信，发现针对革兰氏阴性细菌的新药物与改善革兰氏阳性细菌感染药物同样重要。
### 常见问题解答：
Q: 为什么细菌对传统抗生素产生耐药性？
A: 细菌可以通过反复接触发展对抗生素的耐药性。抗生素的滥用和过度使用促成了推动耐药菌株演变的选择性压力。
Q: 什么是细菌休眠状态？
A: 细菌休眠指的是细菌进入代谢不活跃状态，使它们对依赖于靶向活跃代谢过程的抗生素 less susceptible. 休眠状态使细菌能够在逆境条件下幸存，并在以后重新激活，导致反复感染。
Q: 人工智能在抗生素发现中的应用是什么？
A: 人工智能正在通过加速潜在抗生素的筛选过程来彻底改变抗生素发现领域。机器学习算法能够分析大量数据并高效地识别有前途的化合物，这可能导致新类抗生素的发现。
Q: 针对革兰氏阴性细菌的重要性是什么？
A: 革兰氏阴性细菌具有独特的外膜结构，使它们天生对许多传统抗生素具有耐药性。寻找可以有效针对革兰氏阴性细菌的药物是解决由这些细菌引起的抗生素耐药感染问题的重要一步。
Q: 为什么发现新的抗生素很重要？
A: 抗菌药物耐药性的增加对全球公共卫生构成了重大威胁。发现新的抗生素对于应对耐药性感染并确保有效的治疗选择对于解决新兴传染性疾病至关重要。
来源：柳叶刀 – 网址：www.thelancet.com
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