Универсальная нейросеть для фармакологии: волгоградские исследователи представили новый инструмент поиска биологически активных веществ

Суперкомпьютер Научного центра инновационных лекарственных средств ВолгГМУ. Фото: пресс-служба ВолгГМУ

Для создания нового лекарства необходимо изучить, как химическое вещество взаимодействует с различными белками-мишенями в организме. Большинство современных препаратов воздействуют не на одну, а сразу на несколько таких мишеней. Ученые Волгоградского государственного медицинского университета (ВолгГМУ) разработали нейросеть принципиально новой архитектуры, которая прогнозирует эффективность будущих лекарств, учитывая именно эту комплексность. Система анализирует структурные формулы химических соединений и определяет, какие из них могут стать основой для препаратов против тревоги или опасных бактерий, таких как золотистый стафилококк.

Новая система сначала рассчитывает силу взаимодействия каждого вещества с десятками биологических мишеней по всему их объему, формируя детальный энергетический профиль соединений. Затем специальный алгоритм, имитирующий работу нейронных сетей мозга, производит свертку полученных признаков и преобразует весь массив информации в компактную векторную метрику аффинности. На основе значений этой метрики нейросеть делает вывод о потенциальной эффективности конкретного вещества в качестве успокоительного или антибиотика.

Точность системы уже проверена экспериментально на двух принципиально разных задачах, что доказывает ее универсальность. При поиске потенциальных успокоительных (анксиолитических) препаратов она показала точность 68,3%. Для поиска соединений, активных против опасной бактерии – золотистого стафилококка, точность оказалась еще выше – 90,5%. Разницу ученые объясняют фундаментальным отличием в механизмах действия: тревога регулируется сложной сетью мишеней в мозге, тогда как антибактериальный эффект часто имеет более конкретную биохимическую природу. Важно, что одна и та же нейросетевая архитектура успешно справилась с обеими задачами, доказав свою способность находить закономерности в разных областях фармакологии.

Эта уникальная разработка – практический инструмент для современной фармацевтики, принципиально отличающийся от узкоспециализированных аналогов. Она не просто ускоряет поиск перспективных молекул для одного типа лекарств, а предлагает гибкую платформу, которую можно адаптировать для самых разных заболеваний. В отличие от узких инструментов, которые ищут, например, только антибиотики, эта система уже доказала, что может с высокой точностью находить кандидаты как для сложных системных болезней, вроде тревожных расстройств, так и для инфекционных заболеваний. Это универсальный «поисковик» для фармакологии, способный сократить время на создание инновационных лекарств самого разного профиля.