Résumé - Prédire et générer des antibiotiques contre les pathogènes futurs avec ApexOracle

Prédire et générer des antibiotiques contre les pathogènes futurs avec ApexOracle

2025-07-10 15:42:31

{"Tianang Leng","Fangping Wan","Marcelo Der Torossian Torres","Cesar de la Fuente-Nunez"}

{cs.LG,q-bio.QM}

ApexOracle est une plateforme d'intelligence artificielle innovante conçue pour prédire l'efficacité des antibiotiques contre les pathogènes existants et émergents, ainsi que pour concevoir de nouveaux antibiotiques de zéro. Cette plateforme intègre les informations génomiques et textuelles sur les pathogènes avec des caractéristiques moléculaires afin d'améliorer l'exactitude prédictive et la généralisation. L'architecture d'ApexOracle se compose de plusieurs composants clés : 1. **Encodeur de génome** : Utilise Evo2, un modèle de langage ADN, pour transformer tout le génome d'un pathogène en une représentation numérique qui capture des signes génétiques tels que les déterminants de résistance et les schémas de gènes essentiels. 2. **Encodeur de caractéristiques textuelles** : Basé sur un modèle Me-LLaMA affiné, il traite les descriptions textuelles des caractéristiques du pathogène, telles que la taxonomie, la morphologie et les phénotypes de résistance, et les encode en embeddings. 3. **Modèle de langage de diffusion (DLM)** : Agit en tant que mécanisme de apprentissage de représentation conjoint et moteur de génération pour les composés, en cartographiant les structures des antibiotiques dans l'espace latent ou en générant de nouvelles molécules. 4. **Fusion de connaissances Molecule-Strain** : Combine des informations moléculaires avec des informations sur les souches des pathogènes en utilisant des mécanismes d'attention croisée pour capturer les relations complexes entre le profil génétique, les traits phénotypiques et les structures candidats de médicaments. 5. **MLPs de tâche** : Employés pour la classification des antibiotiques, la régression du MIC et la prédiction de la synergie, ces têtes traitent les représentations fusionnées pour fournir des sorties telles que l'efficacité prédite et les molécules générées. ApexOracle présente plusieurs avantages clés : - **Intégration multimodale** : En combinant des informations génomiques, textuelles et moléculaires, ApexOracle offre une compréhension plus complète des pathogènes, ce qui conduit à une meilleure exactitude prédictive et à une généralisation améliorée. - **Cadre unifié** : La plateforme unifie la prédiction et la génération, permettant une découverte flexible et ciblée des antibiotiques. - **Exploration de l'espace chimique non conventionnel** : La capacité d'ApexOracle à explorer des espaces chimiques non conventionnels peut conduire à la découverte d'antibiotiques nouveaux que les bactéries n'ont jamais rencontrés. Cependant, il y a aussi des limitations à considérer : - **Scarceté des données** : L'exactitude d'ApexOracle est limitée par sa distribution d'entraînement, et les pathogènes avec une biologie ou des mécanismes de résistance uniques peuvent échapper à une prédiction ou à une conception suboptimale. - **Portée de l'objectif** : Bien que ApexOracle soit optimisé pour la potency antibactérienne, il ne modélise pas explicitement la toxicité, les effets hors cible, la stabilité métabolique ou la faisabilité synthétique. - **Traduction en clinique** : La synthèse de nouvelles molécules peut être complexe ou coûteuse, et une collaboration continue avec les chimistes médicinaux est essentielle pour équilibrer l'innovation avec la fabricabilité. En résumé, ApexOracle représente une avancée significative dans la découverte des antibiotiques. Avec des refinements continus, il pourrait devenir un outil essentiel dans la lutte contre les maladies infectieuses, prédire et prévenir les menaces avec des thérapeutiques ciblées.