麦克马斯特大学和麻省理工学院(MIT)的研究人员同时取得了两项科学突破：他们不仅发现了一种针对炎症性肠病(IBD)的全新抗生素，还成功使用一种新型人工智能(AI)精确预测了该药物的作用机制。据研究人员所知，这是AI在全球范围内的首次应用。
2025年10月3日发表在《自然·微生物学》杂志上的这一发现，为数百万克罗恩病和其他相关疾病患者揭示了一种有希望的新治疗选择，同时也展示了AI在药物研发领域的重要新应用。
"这项工作表明，就AI指导的药物发现而言，我们仍只是触及表面，"麦克马斯特大学生化与生物医学科学系助理教授、新研究的主要研究员乔恩·斯托克斯(Jon Stokes)表示。
"我们新药的开发，专门针对炎症性肠病，由于人类与生成式AI的合作而得以快速推进。"
乔恩·斯托克斯，麦克马斯特大学生化与生物医学科学系
针对炎症性肠病的抗生素
斯托克斯解释道，目前临床使用的大多数抗生素是"广谱"药物，这意味着它们不仅会消灭致病细菌，还会消灭有益细菌——"它们就像核武器一样"。
这可能会为侵入性和耐药性细菌（如大肠杆菌）创造机会，使其迁入并定植肠道，从而加剧克罗恩病等疾病。
但麦克马斯特大学发现的新抗生素enterololin是一种"窄谱"药物，这意味着它能保护微生物组，只攻击特定的致病菌群——在本例中，是一类称为肠杆菌科(Enterobacteriaceae)的细菌，恰好包括大肠杆菌。
这意味着它不仅杀死大肠杆菌，还从一开始就减少了耐药菌株定植肠道的机会。
"这种新药对数百万患有炎症性肠病的患者来说是一个非常有希望的治疗候选药物，"斯托克斯说。"目前我们对这些疾病还没有治愈方法，因此开发一种可能显著缓解症状的药物可以帮助人们体验更高的生活质量。"
药物如何起作用？只需询问AI
到目前为止，AI一直被用作预测哪些分子可能具有治疗潜力的工具，但这项研究将其用于描述研究人员所说的"作用机制"(MOA)——即药物如何攻击疾病。
"AI加快了我们探索化学空间寻找新候选药物的速度，但到目前为止，它对缓解药物开发中的一个主要瓶颈——理解这些新候选药物实际作用——帮助甚微，"斯托克斯解释道。
他表示，MOA研究对药物开发至关重要。它们帮助科学家确认安全性、优化剂量、进行改进以提高功效，有时甚至能发现全新的药物靶点。它们还帮助监管机构确定特定候选药物是否适合用于人体。
但这些研究也以昂贵且缓慢而闻名。
斯托克斯表示，一项彻底的MOA研究可能需要长达两年时间，花费约200万美元；然而，使用AI，他的团队仅用六个月时间和6万美元就完成了enterololin的研究。
事实上，在他的实验室发现这种新抗生素后，斯托克斯联系了麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的同事，看看他们新兴的机器学习平台是否能帮助加速他即将进行的MOA研究。
仅仅100秒后，他就得到了一个预测：他的新药攻击了一种名为LolCDE的微观蛋白质复合物，这对某些细菌的生存至关重要。
"药物发现中的许多AI应用都是关于搜索化学空间，识别可能具有活性的新分子，"麻省理工学院工程学院教授、做出预测的AI模型DiffDock的开发者雷吉娜·巴齐莱(Regina Barzilay)表示。"我们在这里展示的是，AI还可以提供机制性解释，这对于推动分子通过开发管道至关重要。"
巴齐莱最近被《时代》杂志列为AI领域最具影响力的人物之一。
斯托克斯强调，虽然这一预测很有趣，但它只是一个预测。他仍需在实验室进行传统的MOA研究。
"目前，我们不能简单地假设这些AI模型完全正确，但它可能正确的概念消除了我们下一步的猜测，"麦克马斯特大学迈克尔·G·德格鲁特传染病研究所成员斯托克斯解释道。
因此，由麦克马斯特大学研究生丹尼斯·卡塔库坦(Denise Catacutan)领导的他的团队开始调查enterololin的MOA，以MIT的预测为起点。
仅仅几个月后，很明显AI确实是正确的。
"我们做了所有标准的MOA工作来验证这一预测——看看实验是否会支持AI，结果确实如此，"斯托克斯实验室的博士生卡塔库坦说。"以这种方式操作，比我们正常时间线节省了一年半。"
通过这种方式，斯托克斯现在已成功利用AI发现可行的候选药物，加速全球药物发现工作，并确定新药物如何起作用。但是，如果你问他，他会告诉你——尽管它很有益——AI仅仅是一种达到目的的手段。
"药物耐药性和我们缺乏新药物就像一个漏水的水龙头，"他说。"你可以暂时不管它，但最终你会遇到大问题。AI是我的扳手——它是防止漏水变成洪水的工具，仅此而已。我唯一关注的是将新药物带给需要它们的患者，只要AI能帮助我做到这一点，我就会继续寻找新的使用方式。"
斯托克斯的衍生公司Stoked Bio已经从麦克马斯特大学获得了enterololin的许可，目前正在优化其用于人体。
该公司还在测试这种新抗生素的改良版本，用于对抗其他耐药细菌，如克雷伯菌，早期结果令人鼓舞。
"enterololin的识别凸显了麦克马斯特大学涌现出的卓越科学，"Stoked Bio首席执行官杰夫·斯金纳(Jeff Skinner)表示。"我们很自豪能与大学合作，将这一突破转化为患者的真正疗法。"
斯托克斯表示，如果一切顺利，这种新药将在三年内准备好进行人体试验——这是他的研究团队渴望实现的时间表。
"从事这样具有转化性的研究是超现实的，"卡塔库坦说。"我们在实验室发现的东西有朝一日可能帮助患者，这真是太神奇了，也真正强化了我们工作的意义。"
来源：
麦克马斯特大学
参考文献：
Catacutan, D. B., 等 (2025) 窄谱抗生素的发现与人工智能引导的机制阐明。《自然·微生物学》。
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