Интеллект и метаболиты

Александр Гурьянов

В теле человека постоянно присутствуют тысячи различных молекул, представляющих собой продукты его жизнедеятельности, так называемых метаболитов. Их сложно идентифицировать простыми химическими методами, например анализами крови. Но их выявление необходимо и для фундаментальных исследований организма человека, и для его лечения.

Обычно при выделении органических молекул применяют хроматографию, изобретенную нашим соотечественником М.С. Цветом в 1900 году. Ее принцип состоит в разделении молекул по скоростям их направленного движения в некоторой среде. Стандартный метод идентификации метаболитов состоит в применении жидкостной хроматографии, дающей деление изучаемой смеси на фазы с последующей масс-спектрометрией для более тонкой сортировки молекул по массам. Однако даже лучшие аналитические методики не позволяют идентифицировать бóльшую часть молекул без дополнительных подсказок.

Исследователи Люксембургского университета и финского университета Аалто во главе с профессором последнего Юхо Русу (Juho Rousu) для идентификации метаболитов применяют искусственный интеллект, тренированный на данных десятков лабораторий мира. Последним достижением ученых стала работа, описанная в декабре 2022 года в журнале Nature Machine Intelligence. Она обходит ограничения на прямое сравнение информации разных лабораторий, связанные с разными величинами скоростей молекул при проведении хроматографии. Свести предназначенные для тренировки ИИ данные в единую базу ученым позволил тот факт, что последовательность разделенных фаз остается постоянной на разных приборах.

Результаты применения ИИ оказались так точны, что позволяют различать даже стереохимические варианты одной молекулы, то есть ее оптические изомеры. По словам авторов, их подход применим также для отслеживания микрозагрязнений окружающей среды и выявления метаболитов растений. Профессор Юхо Русу уверен, что его программа облегчит разработку лекарств, а также раннее выявление нарушений обмена веществ и связанных с ним заболеваний, например диабета и рака.


Nature Machine Intelligence, 2022

Разные разности
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...