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

Traducător: Gavri Nicolae Cristian Corector: Claudia Pravat

So how are we going to beat this novel coronavirus?

Cum vom învinge așadar acest nou coronavirus?

By using our best tools:

Folosind cele mai bune instrumente:

our science and our technology.

știința și tehnologia.

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

În laboratorul meu, folosim inteligența artificială

and synthetic biology

și biologia sintetică

to speed up the fight against this pandemic.

pentru a accelera lupta împotriva acestei pandemii.

Our work was originally designed

Activitatea noastră a fost concepută

to tackle the antibiotic resistance crisis.

pentru a soluționa problema rezistenței la antibiotice.

Our project seeks to harness the power of machine learning

Proiectul nostru urmărește să valorifice puterea învățării automate,

to replenish our antibiotic arsenal

pentru a reface arsenalul de antibiotice

and avoid a globally devastating postantibiotic era.

și a evita o eră post-antibiotică devastatoare la nivel global.

Importantly, the same technology can be used

De remarcat că aceeași tehnologie poate fi utilizată

to search for antiviral compounds

pentru a căuta compuși antivirali

that could help us fight the current pandemic.

care ne-ar putea ajuta să combatem prezenta pandemie.

Machine learning is turning the traditional model of drug discovery

Învățarea automată întoarce modelul tradițional de cercetare farmaceutică

on its head.

pe dos.

With this approach,

Cu această metodă,

instead of painstakingly testing thousands of existing molecules

în loc să testăm minuțios mii de molecule existente,

one by one in a lab

pe rând, într-un laborator,

for their effectiveness,

pentru eficacitatea lor,

we can train a computer to explore the exponentially larger space

putem programa un computer să exploreze spațiul exponențial mai mare

of essentially all possible molecules that could be synthesized,

al tuturor moleculelor posibile care ar putea fi sintetizate,

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

și astfel, în loc să căutăm acul în carul cu fân,

we can use the giant magnet of computing power

putem folosi magnetul gigantic al puterii de calcul,

to find many needles in multiple haystacks simultaneously.

pentru a găsi simultan multe ace în mai multe care cu fân.

We've already had some early success.

Am avut deja un succes timpuriu.

Recently, we used machine learning to discover new antibiotics

Recent, am folosit învățarea automată pentru a descoperi noi antibiotice

that can help us fight off the bacterial infections

care ne pot ajuta să combatem infecțiile bacteriene

that can occur alongside SARS-CoV-2 infections.

care pot apărea alături de infecțiile cu SARS-CoV-2.

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

Acum două luni, proiectul TED Audacious ne-a aprobat finanțarea

to massively scale up our work

pentru a ne extinde masiv activitatea,

with the goal of discovering seven new classes of antibiotics

cu scopul de a descoperi șapte noi clase de antibiotice

against seven of the world's deadly bacterial pathogens

împotriva a șapte tipuri de agenți patogeni bacterieni din lume,

over the next seven years.

în următorii șapte ani.

For context:

Pentru context,

the number of new class of antibiotics

numărul de clase noi de antibiotice

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

care au fost descoperite în ultimele trei decenii este zero.

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

În timp ce căutarea de noi antibiotice este pentru viitorul pe termen mediu,

the novel coronavirus poses an immediate deadly threat,

noul coronavirus prezintă o amenințare mortală imediată,

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

și sunt încântat să vă spun că putem folosi aceeași tehnologie

to search for therapeutics to fight this virus.

pentru a căuta terapii de combatere a acestui virus.

So how are we going to do it?

Cum vom face asta?

Well, we're creating a compound training library

Ei bine, vom crea o bază de date pentru pregătirea compușilor

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

și vom aplica aceste molecule la celulele infectate cu SARS-CoV-2,

to see which of them exhibit effective activity.

pentru a vedea care dintre ele prezintă o activitate eficientă.

These data will be use to train a machine learning model

Datele se vor folosi pentru a programa modelul de învățare automată

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

aplicat prin simulare pe o bază de date de peste un miliard de molecule,

to search for potential novel antiviral compounds.

pentru a descoperi noi posibili compuși antivirali.

We will synthesize and test the top predictions

Vom sintetiza și testa predicțiile de top

and advance the most promising candidates into the clinic.

și le vom promova în spitale pe cele cu potențial ridicat.

Sound too good to be true?

Sună prea frumos ca să fie adevărat?

Well, it shouldn't.

Ei bine, n-ar trebui.

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

Proiectul Antibiotics AI este fondat pe conceptul cercetării noastre

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

care a dus la descoperirea unui nou spectru larg de antibitiotice,

called halicin.

numit Halocin.

Halicin has potent antibacterial activity

Halocin are o activitate antibacteriană puternică

against almost all antibiotic-resistant bacterial pathogens,

împotriva majorității agenților patogeni bacterieni rezistenți la antibiotice,

including untreatable panresistant infections.

inclusiv infecții rezistente netratabile.

Importantly, in contrast to current antibiotics,

De remarcat, spre deosebire de antibioticele actuale,

the frequency at which bacteria develop resistance against halicin

frecvența la care bacteriile dezvoltă rezistență la Halocin

is remarkably low.

este extrem de scăzută.

We tested the ability of bacteria to evolve resistance against halicin

Am testat capacitatea bacteriilor de a dezvolta rezistență la Halocin

as well as Cipro in the lab.

și la Cipro în laborator.

In the case of Cipro,

Pentru Cipro,

after just one day, we saw resistance.

după doar o zi, am observat rezistență.

In the case of halicin,

Pentru Halocin,

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

după o zi, n-am văzut nicio rezistenţă.

Amazingly, after even 30 days,

Uimitor, chiar după 30 de zile,

we didn't see any resistance against halicin.

n-am văzut nicio rezistenţă la Halocin.

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

În acest proiect, am testat întâi circa 2.500 de compuși împotriva E. coli.

This training set included known antibiotics,

Această rețetă de probă a inclus antibiotice cunoscute,

such as Cipro and penicillin,

cum ar fi Cipro și penicilina,

as well as many drugs that are not antibiotics.

și multe medicamente care nu sunt antibiotice.

These data we used to train a model

Am folosit datele ca să programăm un model

to learn molecular features associated with antibacterial activity.

să învețe caracteristicile moleculare asociate cu activitatea antibacteriană.

We then applied this model to a drug-repurposing library

Apoi am aplicat acest model unei baze de medicamente realocate

consisting of several thousand molecules

constând în câteva mii de molecule

and asked the model to identify molecules

și am cerut modelului să identifice moleculele

that are predicted to have antibacterial properties

despre care se bănuiește că au proprietăți antibacteriene,

but don't look like existing antibiotics.

dar nu arată ca antibioticele actuale.

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

Interesant, doar o singură moleculă din această bază se potrivește criteriilor

and that molecule turned out to be halicin.

și acea moleculă s-a dovedit a fi Halocin.

Given that halicin does not look like any existing antibiotic,

Din moment ce Halocin nu arată ca un antibiotic existent,

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

ar fi fost imposibil pentru oricine, inclusiv un expert în antibiotice,

to identify halicin in this manner.

să identifice Halocin-ul în acest mod.

Imagine now what we could do with this technology

Imaginați-vă acum ce am putea face cu această tehnologie

against SARS-CoV-2.

împotriva SARS-CoV-2.

And that's not all.

Şi asta nu e tot.

We're also using the tools of synthetic biology,

De asemenea, folosim instrumente de biologie sintetică,

tinkering with DNA and other cellular machinery,

experimentând cu ADN-ul și alte mecanisme celulare,

to serve human purposes like combating COVID-19,

pentru a servi scopuri umane, cum ar fi combaterea COVID-19,

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

și e de reținut că lucrăm la producerea unei măști de protecție

that can also serve as a rapid diagnostic test.

care poate servi și ca test de diagnosticare rapidă.

So how does that work?

Cum funcționează asta?

Well, we recently showed

Am demonstrat recent

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

că poți să îndepărtezi mecanismul celular dintr-o celulă vie

and freeze-dry it along with RNA sensors onto paper

și să-l îngheți pe hârtie împreună cu senzori ARN,

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

pentru a face diagnosticări ieftine pentru Ebola și Zika.

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

Senzorii sunt activați la rehidratarea cu o probă prelevată

that could consist of blood or saliva, for example.

de la pacienți, care constă în sânge sau salivă, de pildă.

It turns out, this technology is not limited to paper

Se pare că această tehnologie nu se limitează la hârtie

and can be applied to other materials, including cloth.

și poate fi aplicată la alte materiale, inclusiv pânză.

For the COVID-19 pandemic,

Pentru pandemia COVID-19,

we're designing RNA sensors to detect the virus

folosim senzori ARN pentru detectarea virusului

and freeze-drying these along with the needed cellular machinery

și înghețarea acestuia împreună cu mecanismele celulare

into the fabric of a face mask,

în țesătura unei măști de față,

where the simple act of breathing,

în cazul căreia o simplă respirație,

along with the water vapor that comes with it,

împreună cu vaporii de apă care o însoțesc,

can activate the test.

poate activa testul.

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

Astfel, dacă un pacient este infectat cu SARS-CoV-2,

the mask will produce a fluorescent signal

masca va produce un semnal fluorescent

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

care poate fi detectat de un dispozitiv portabil, simplu și ieftin.

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

Într-o oră sau două, un pacient ar putea fi astfel diagnosticat

safely, remotely and accurately.

în condiții de siguranță, de la distanță și cu acuratețe.

We're also using synthetic biology

Folosim şi biologia sintetică

to design a candidate vaccine for COVID-19.

pentru a crea un nou vaccin pentru COVID-19.

We are repurposing the BCG vaccine,

Redefinim funcția vaccinului BCG,

which had been used against TB for almost a century.

care a fost folosit împotriva tuberculozei aproape un secol.

It's a live attenuated vaccine,

Este un vaccin viu, atenuat,

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

pe care îl modificăm pentru a transmite antigeni SARS-COV-2,

which should trigger the production of protective antibodies

care ar trebui să declanșeze producția de anticorpi

by the immune system.

de către sistemul imunitar.

Importantly, BCG is massively scalable

De subliniat că BCG e scalabil masiv

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

și profilul său de siguranță se numără printre cele mai bune vaccinuri raportate.

With the tools of synthetic biology and artificial intelligence,

Cu instrumentele biologiei sintetice și ale inteligenței artificiale,

we can win the fight against this novel coronavirus.

putem câștiga lupta împotriva acestui nou coronavirus.

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

Proiectul se află în stadiile incipiente, dar este foarte promițător.

Science and technology can give us an important advantage

Știința și tehnologia ne pot oferi un avantaj important

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

în bătălia dintre inteligența omului și genele super-bacteriilor,

a battle we can win.

o bătălie pe care o putem câştiga.

Thank you.

Vă mulțumesc!