How we're using AI to discover new antibiotics | Jim Collins

Traducteur: luca tomasi Relecteur: eric vautier

So how are we going to beat this novel coronavirus?

Alors, comment allons-nous battre ce nouveau coronavirus ?

By using our best tools:

En utilisant nos meilleurs outils :

our science and our technology.

notre science et notre technologie.

In my lab, we're using the tools of artificial intelligence

Dans mon laboratoire, nous utilisons les outils de l'IA

and synthetic biology

et de la biologie synthétique

to speed up the fight against this pandemic.

pour accélérer la lutte contre cette pandémie.

Our work was originally designed

Notre travail a été initialement conçu

to tackle the antibiotic resistance crisis.

pour s'attaquer au problème de la résistance aux antibiotiques.

Our project seeks to harness the power of machine learning

Notre projet vise à exploiter le pouvoir de l'apprentissage automatique

to replenish our antibiotic arsenal

pour réapprovisionner notre arsenal d'antibiotiques

and avoid a globally devastating postantibiotic era.

et éviter la catastrophe planétaire d'une ère post-antibiotique.

Importantly, the same technology can be used

Ce qui est intéressant est qu'on peut utiliser la même technologie

to search for antiviral compounds

pour rechercher des composés antiviraux

that could help us fight the current pandemic.

qui pourraient nous aider à combattre la pandémie actuelle.

Machine learning is turning the traditional model of drug discovery

L'apprentissage automatique va révolutionner le modèle traditionnel

de découverte de médicaments.

on its head.

With this approach,

Avec cette approche,

instead of painstakingly testing thousands of existing molecules

au lieu de tester péniblement des milliers de molécules existantes,

one by one in a lab

une par une en laboratoire,

for their effectiveness,

pour vérifier leur efficacité,

we can train a computer to explore the exponentially larger space

on peut entraîner un ordinateur à explorer l'espace exponentiellement plus large

of essentially all possible molecules that could be synthesized,

de presque toutes les molécules possibles qui pourraient être synthétisées,

and thus, instead of looking for a needle in a haystack,

et donc, au lieu de chercher une aiguille dans une botte de foin,

we can use the giant magnet of computing power

nous pouvons utiliser l'aimant géant de la puissance de calcul

to find many needles in multiple haystacks simultaneously.

pour trouver beaucoup d'aiguilles dans une multitude de bottes de foin simultanément.

We've already had some early success.

Nous avons déjà eu quelques premiers succès.

Recently, we used machine learning to discover new antibiotics

On a utilisé l'apprentissage automatique pour découvrir de nouveaux antibiotiques

that can help us fight off the bacterial infections

pour nous aider à combattre les infections bactériennes

that can occur alongside SARS-CoV-2 infections.

qui peuvent surgir suite aux infections du SARS-CoV-2.

Two months ago, TED's Audacious Project approved funding for us

Il y a deux mois, l'Audacious Projet de TED nous a octroyé un financement

to massively scale up our work

pour intensifier massivement notre travail

with the goal of discovering seven new classes of antibiotics

afin de découvrir sept nouvelles classes d'antibiotiques

against seven of the world's deadly bacterial pathogens

contre sept des bactéries les plus mortelles au monde

over the next seven years.

au cours des sept prochaines années.

For context:

Pour vous donner une idée :

the number of new class of antibiotics

le nombre de nouvelles classes d'antibiotiques

that have been discovered over the last three decades is zero.

découvertes au cours des 30 dernières années est zéro.

While the quest for new antibiotics is for our medium-term future,

La rechercher de nouveaux antibiotiques est notre objectif à moyen terme,

the novel coronavirus poses an immediate deadly threat,

mais le nouveau coronavirus pose une menace mortelle immédiate.

and I'm excited to share that we think we can use the same technology

Je suis fier d'annoncer que nous pensons pouvoir utiliser la même technologie

to search for therapeutics to fight this virus.

pour rechercher des thérapies pour combattre ce virus.

So how are we going to do it?

Comment allons-nous faire ?

Well, we're creating a compound training library

On est en train de créer une librairie d'entrainement sur les composés

and with collaborators applying these molecules to SARS-CoV-2-infected cells

et, avec des collaborateurs qui appliquent ces molécules

aux cellules infectées par le SARS-CoV-2,

to see which of them exhibit effective activity.

nous allons voir lesquelles d'entre elles présentent une activité efficace.

These data will be use to train a machine learning model

Ces données serviront pour entraîner un modèle d'apprentissage automatique

that will be applied to an in silico library of over a billion molecules

à appliquer à une bibliothèque in silico de plus d'un milliard de molécules

to search for potential novel antiviral compounds.

pour rechercher de potentiels nouveaux composés antiviraux.

Nous synthétiserons et testerons ceux avec les meilleures prédictions

We will synthesize and test the top predictions

and advance the most promising candidates into the clinic.

pour passer aux études cliniques avec les plus prometteurs.

Sound too good to be true?

Trop beau pour être vrai ?

Well, it shouldn't.

Eh bien, ça ne devrait pas.

The Antibiotics AI Project is founded on our proof of concept research

Le projet Antibiotics AI est basé sur notre recherche « preuve de concept »

that led to the discovery of a novel broad-spectrum antibiotic

qui a conduit à la découverte d'un nouvel antibiotique à large spectre,

called halicin.

appelé halicine.

Halicin has potent antibacterial activity

L'halicine exerce une puissante activité antibactérienne

against almost all antibiotic-resistant bacterial pathogens,

contre presque tous les pathogènes bactériens résistant aux antibiotiques,

including untreatable panresistant infections.

y compris les infections pan-résistantes non traitables.

Importantly, in contrast to current antibiotics,

Et surtout, contrairement aux antibiotiques actuels,

the frequency at which bacteria develop resistance against halicin

la fréquence à laquelle les bactéries développent une résistance à l'halicine

is remarkably low.

est particulièrement réduite.

We tested the ability of bacteria to evolve resistance against halicin

Nous avons testé la capacité des bactéries à développer une résistance à l'halicine

as well as Cipro in the lab.

aussi bien qu'à la cipro en laboratoire.

In the case of Cipro,

Dans le cas de la cipro,

after just one day, we saw resistance.

après juste un jour, nous avons remarqué une résistance.

In the case of halicin,

Dans le cas de l'halicine,

after one day, we didn't see any resistance.

après un jour, nous n'avons vu aucune résistance.

Amazingly, after even 30 days,

Mais ce qui est étonnant, c'est que même après 30 jours,

we didn't see any resistance against halicin.

nous n'avons vu aucune résistance à l'halicine.

In this pilot project, we first tested roughly 2,500 compounds against E. coli.

Pour ce projet pilote, nous avons d'abord testé

environ 2 500 composés contre l'E. coli.

This training set included known antibiotics,

Ce lot d'apprentissage incluait les antibiotiques connus,

such as Cipro and penicillin,

comme la cipro et la pénicilline,

as well as many drugs that are not antibiotics.

ainsi que de nombreux médicaments non antibiotiques.

These data we used to train a model

Nous avons utilisé ces données pour entraîner un modèle

to learn molecular features associated with antibacterial activity.

sur les caractéristiques moléculaires liées à l'activité antibactérienne.

Nous l'avons ensuite appliqué

We then applied this model to a drug-repurposing library

à une bibliothèque de réemploi des médicaments

consisting of several thousand molecules

comprenant des milliers de molécules

and asked the model to identify molecules

et demandé au modèle d'identifier celles

that are predicted to have antibacterial properties

qui étaient présumées avoir des propriétés antibactériennes

but don't look like existing antibiotics.

mais qui ne ressemblaient pas aux antibiotiques existants.

Interestingly, only one molecule in that library fit these criteria,

Or, une seule molécule de cette librairie respectait ces critères,

and that molecule turned out to be halicin.

et cette molécule était l'halicine.

Given that halicin does not look like any existing antibiotic,

Étant donné que l'halicine ne ressemblait à aucun antibiotique existant,

it would have been impossible for a human, including an antibiotic expert,

il aurait été impossible pour un humain, même un expert en antibiotiques,

to identify halicin in this manner.

d'identifier l'halicine de cette manière.

Imagine now what we could do with this technology

Imaginez donc ce qu'on peut réaliser avec cette technologie

against SARS-CoV-2.

contre le SARS-CoV-2.

And that's not all.

Et ce n'est pas tout.

We're also using the tools of synthetic biology,

Nous utilisons aussi les outils de la biologie synthétique,

tinkering with DNA and other cellular machinery,

bricolant l'ADN et d'autres mécanismes cellulaires,

to serve human purposes like combating COVID-19,

pour poursuivre nos objectifs humains, comme la lutte contre le COVID-19.

and of note, we are working to develop a protective mask

Par exemple, nous travaillons pour développer un masque de protection

that can also serve as a rapid diagnostic test.

qui puisse aussi servir d'outil de diagnostic rapide.

So how does that work?

Comment ça marche ?

Well, we recently showed

Nous avons récemment montré

that you can take the cellular machinery out of a living cell

qu'on peut prendre le mécanisme cellulaire d'une cellule vivante

and freeze-dry it along with RNA sensors onto paper

et le lyophiliser avec des capteurs d'ARN sur du papier

in order to create low-cost diagnostics for Ebola and Zika.

afin de créer des outils de diagnostic à faible coût pour l'Ebola et le Zika.

The sensors are activated when they're rehydrated by a patient sample

Les capteurs sont activés quand ils sont réhydratés par un échantillon du patient

that could consist of blood or saliva, for example.

comme par exemple du sang ou de la salive.

It turns out, this technology is not limited to paper

Il s'avère que cette technologie n'est pas limitée au papier

and can be applied to other materials, including cloth.

et peut être appliquée à d'autres matériaux, y compris le tissu.

For the COVID-19 pandemic,

Pour la pandémie de COVID-19,

we're designing RNA sensors to detect the virus

nous travaillons pour réaliser de capteurs ARN pour détecter le virus

and freeze-drying these along with the needed cellular machinery

et les lyophiliser avec le mécanisme cellulaire nécessaire

into the fabric of a face mask,

dans le tissu d'un masque,

where the simple act of breathing,

où le simple fait de respirer,

along with the water vapor that comes with it,

grâce à la vapeur d'eau,

can activate the test.

peut activer le test.

Thus, if a patient is infected with SARS-CoV-2,

Ainsi, si un patient est infecté par le SARS-CoV-2,

the mask will produce a fluorescent signal

le masque produira un signal fluorescent

that could be detected by a simple, inexpensive handheld device.

qui pourrait être détecté par un simple appareil portable et pas cher.

In one or two hours, a patient could thus be diagnosed

En une ou deux heures, on pourrait ainsi diagnostiquer un patient,

safely, remotely and accurately.

sûrement, à distance et avec précision.

We're also using synthetic biology

Nous utilisons aussi la biologique synthétique

to design a candidate vaccine for COVID-19.

pour développer un possible vaccin contre le COVID-19.

We are repurposing the BCG vaccine,

Nous retravaillons le vaccin BCG,

which had been used against TB for almost a century.

qui a été utilisé pendant presque 100 ans contre la tuberculose.

It's a live attenuated vaccine,

C'est un vaccin vivant atténué,

and we're engineering it to express SARS-CoV-2 antigens,

et nous le retravaillons pour lui faire exprimer les antigènes du SARS-CoV-2,

which should trigger the production of protective antibodies

ce qui devrait déclencher la production d'anticorps protecteurs

by the immune system.

par le système immunitaire.

Importantly, BCG is massively scalable

En plus, le BCG peut être produit en énormes quantités

and has a safety profile that's among the best of any reported vaccine.

et son profil de sécurité est l'un des meilleurs de tous les vaccins connus.

With the tools of synthetic biology and artificial intelligence,

Avec les outils de la biologie synthétique et de l'intelligence artificielle,

we can win the fight against this novel coronavirus.

nous pouvons gagner la lutte contre le nouveau coronavirus.

This work is in its very early stages, but the promise is real.

Ce travail en est à ses débuts, mais la promesse est réelle.

Science and technology can give us an important advantage

Science et technologie peuvent nous donner un important avantage

in the battle of human wits versus the genes of superbugs,

dans la bataille des cerveaux humains contre les gènes des super-bactéries,

a battle we can win.

une bataille que nous pouvons remporter.

Thank you.

Merci.