Farmacja Polska, 11(79), p. 665-676, 2024
SSRN Electronic Journal, 2022
DOI: 10.2139/ssrn.4166477
Sztuczne sieci neuronowe (ANNs) pojawiły się jako wartościowe narzędzie ułatwiające projektowanie syntezy i kierowanie kolejnymi eksperymentami biologicznymi w systematycznym poszukiwaniu nowych środków przeciwbakteryjnych. W niniejszej pracy zaprojektowano dwie sieci neuronowe typu perceptron wielowarstwowy (MLP), aby przewidzieć aktywność biologiczną związków na podstawie ich właściwości fizykochemicznych i struktury. To podejście zostało przetestowane na szczepie bakterii Enterococcus faecalis, wykorzystując serię 140 pochodnych imidazolu. Zastosowanie czwartorzędowych soli amoniowych w tych badaniach wynika z ich uznanej zdolności do działania jako środki antyseptyczne i dezynfekcyjne. Ponadto uznano je za obiecujące w zwalczaniu różnych mikroorganizmów, w tym bakterii Gram-dodatnich. Zaprojektowany model regresji dokładnie przewidział minimalne stężenie hamujące wzrost E. faecalis. Współczynnik korelacji wartości rzeczywistych z przewidywaniami sieciowymi dla zbioru uczącego wyniósł R=0,91, dla zbioru testowego R=0,91, a dla zbioru walidacyjnego R=0,97. Dodatkowo model klasyfikacyjny skutecznie kategoryzował badane związki jako aktywny lub nieaktywny wobec docelowego mikroorganizmu (dokładność klasyfikacji: 92,86%). Analiza wrażliwości wyróżniła konkretne deskryptory molekularne pochodzące z bloku Molecular Properties, takie jak log P, współczynnik załamania światła, masa cząsteczkowa i liczba atomów, jako kluczowe czynniki wpływające na konstrukcję modelu. Podsumowując, powyższe odkrycia podkreślają praktyczność modeli sztucznych sieci neuronowych w prognozowaniu skuteczności przeciwbakteryjnej czwartorzędowych soli amoniowych wobec E. faecalis. Zastosowanie ANN w analizie danych pozwala na skuteczną optymalizację i redukcję kosztów poprzez usprawnienie procesu syntezy związków w kierunku osiągnięcia pożądanych właściwości. Wykorzystując moc obliczeniową ANN, badacze mogą skutecznie zawęzić pulę potencjalnych związków, przyspieszając w ten sposób odkrywanie obiecujących substancji przeciwdrobnoustrojowych.