用于抗生素耐药性军备竞赛的超级计算机

当细菌发展出克服旨在杀死它们的药物的能力时，抗生素耐药性就出现了，威胁到许多依赖于抗生素治疗感染能力的医疗程序，比如器官移植。据估计，每年约有70万人死于耐抗生素细菌感染，未来几年这一数字预计将上升到数百万。

如果没有有效的抗生素，预期寿命可能会减少20年，这促使人们迫切努力开发新的抗生素，比微生物突变和形成新的防御更快。

由朴茨茅斯大学的格哈德·柯尼格博士共同领导的一个来自世界各地的研究团队正在使用超级计算机对抗这种威胁。科学家们正在重新设计现有的抗生素，以跟上感染性质的变化。

“抗生素是现代医学的支柱之一，抗生素耐药性是对人类健康的最大威胁之一，”计算化学家柯尼格说。“迫切需要开发新的方法来对抗不断进化的细菌。

“开发一种新的抗生素通常需要找到一个对各种不同细菌的生存至关重要的新靶点。这是极其困难的，而且近年来只有很少几种新型抗生素被开发出来。

“我们采取了一种更简单的方法，从现有的抗生素开始，这种抗生素对新的耐药菌株无效，我们对其进行了修改，使其现在能够克服耐药机制。”

该团队包括诺贝尔奖得主Ada Yonath教授，她因在核糖体的结构和功能方面的工作而获得2009年的诺贝尔化学奖。这项研究是在马克斯-普朗克研究所für Kohlenforschung、魏茨曼研究所、杜伊斯堡-埃森大学、波鸿大学和昆士兰大学进行的。

计算方法包括一次模拟重新设计的抗生素的几个方面，包括溶解度，穿透细菌的有效性，以及阻止细菌蛋白质产生的有效性。

研究人员的最佳候选药物尚未进行临床试验，但对测试菌株的活性可能比世界卫生组织基本药物清单上的两种抗生素红霉素和克拉霉素高56倍。虽然计算工作在几周内就完成了，但研究小组随后花了几年时间在实验上验证他们解决问题的方法是正确的。

Koenig说:“我们的最佳候选药物不仅对已测试的目标更有效，而且它还显示了对世界卫生组织优先名单上排名靠前的三种细菌的活性，这些细菌已测试的现有抗生素不起作用。细菌对我们的对抗策略产生耐药性只是时间问题，所以我们必须继续研究细菌的耐药性机制，并相应地开发新的衍生物。”

的目的这项研究是证明细菌的耐药机制可以以系统的方式解决，使科学家能够通过新抗生素的计算进化领先于不断变化的感染。

柯尼格说:“我们的电脑一年比一年快。所以，我们有希望扭转局势。如果计算机能在国际象棋中击败世界冠军，我不明白它们为什么不能打败细菌。”