普通藥物包含添加到藥丸中的八種“非活性”成分的混合物，以使其味道更好，持續(xù)時(shí)間更長，并使其中的活性成分穩(wěn)定。這些添加劑中的一些現(xiàn)在正在密切關(guān)注它們在某些患者中引起過敏反應(yīng)的能力。但是現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，另外兩種無效成分實(shí)際上可以增強(qiáng)藥物強(qiáng)度，從而使某些患者受益。

在3月17日發(fā)表在《Cell Reports》上的一項(xiàng)研究中，研究人員報(bào)告說，維生素A棕櫚酸酯（一種常見的補(bǔ)充劑）和樹膠樹脂（一種流行的用于藥片和口香糖的上光劑）可以使數(shù)百種藥物從凝血?jiǎng)┖涂顾ダ蟿┲懈佑行А?-非處方止痛藥的抗癌藥。他們還概述了一種使用機(jī)器學(xué)習(xí)來發(fā)現(xiàn)其他尚未開發(fā)的具有治療價(jià)值的非活性成分的方法。

該研究的資深作者，機(jī)械工程學(xué)系助理教授，布萊根婦女醫(yī)院的腸胃病學(xué)家Giovanni Traverso說：“任何攝入的物質(zhì)都有潛在的作用，但要在分子水平上追蹤這種作用可能是一項(xiàng)艱巨的努力。”“機(jī)器學(xué)習(xí)為您提供了縮小搜索空間的方法。”

研究人員選擇將精力集中在體內(nèi)兩種在藥物輸送中發(fā)揮巨大作用的蛋白質(zhì)上：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白P-糖蛋白（P-gp）和代謝蛋白UDP-葡萄糖醛糖基轉(zhuǎn)移酶2B7（UGT2B7）。一種或兩種都涉及調(diào)節(jié)美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)的近1900種藥物中20%的作用。

研究人員想知道，是否有FDA批準(zhǔn)的800種食品和藥物添加劑中的任何一種會(huì)歪曲這兩種蛋白質(zhì)的功能。手工篩選所有800種化合物將是乏味且昂貴的。因此，他們建立了一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)來為他們完成工作，并采用了制藥公司用來排除藥物相互作用的方法。

他們?yōu)橄到y(tǒng)提供了FDA的800種無效成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以及數(shù)百萬種已知會(huì)干擾酶功能的藥物和其他化合物。然后，他們要求該平臺(tái)預(yù)測哪些食品和藥物添加劑最有可能破壞P-gp和UGT2B7并通過使更多藥物進(jìn)入體內(nèi)（例如P-gp）或減慢其出口來改變藥物的效力，例如UGT2B7。

機(jī)器學(xué)習(xí)使研究人員能夠快速比較數(shù)百萬種藥物和非活性成分，從而確定最有可能產(chǎn)生作用的添加劑。出現(xiàn)了兩個(gè)最佳候選物：維生素A棕櫚酸酯（作為P-gp的預(yù)期抑制劑）和松香酸（作為樹膠液中的樹膠）的成分（作為UGT2B7的預(yù)期抑制劑），是樹膠中的一種成分。

接下來，研究人員開始在實(shí)驗(yàn)室中對計(jì)算機(jī)的預(yù)測進(jìn)行物理測試。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們給小鼠維生素A強(qiáng)化的水，然后給予正常劑量的血凝塊華法林。通過簡單的驗(yàn)血，他們證實(shí)小鼠吸收了更多的30%的藥物，這有力地表明維生素A改善了華法林的吸收。

在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們用一小塊豬肝處理了一種由于UGT2B7消化而失去熒光能力的物質(zhì)。加入松香酸后，該物質(zhì)繼續(xù)發(fā)出熒光。藥物開發(fā)人員使用該測試來確認(rèn)藥物可作為酶抑制劑，在這里，研究人員證實(shí)，松香酸實(shí)際上已像預(yù)期的那樣靶向UGT2B7。Traverso說，盡管沒有實(shí)際的藥物經(jīng)過測試，但結(jié)果表明，如果將樹膠樹脂與布洛芬這樣的常見止痛藥一起服用，它可以增加其強(qiáng)度，就像維生素A在小鼠中對華法林的作用一樣。

機(jī)器學(xué)習(xí)方法越來越有助于識(shí)別和設(shè)計(jì)新藥。在最近的發(fā)現(xiàn)中，麻省理工學(xué)院的研究人員使用深度學(xué)習(xí)算法在“藥物再利用中心”中找到了一種全新的抗生素，該數(shù)據(jù)庫是已批準(zhǔn)或正在審查供人類使用的化合物的數(shù)據(jù)庫。由于該算法對細(xì)菌殺滅劑的外觀沒有先入為主的想法，因此將該化合物隱藏起來作為一種建議的糖尿病治療方法被發(fā)現(xiàn)。

就像藥物再利用樞紐一樣，F(xiàn)DA的非活性成分清單對藥物開發(fā)者來說是一大吸引力。這項(xiàng)研究的主要作者，麻省理工學(xué)院科赫綜合癌癥研究所的瑞士國家科學(xué)基金會(huì)博士后丹尼爾·里克說，這些成分已經(jīng)上市，即使它們尚未被批準(zhǔn)用于新用途。如果發(fā)現(xiàn)了有希望的生物學(xué)關(guān)聯(lián)，則可以迅速將發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移到臨床試驗(yàn)中。相比之下，測試實(shí)驗(yàn)室合成或發(fā)現(xiàn)的新分子的安全性可能需要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間。