Sztuczna inteligencja odkryła potężny antybiotyk, który zwalcza różne patogeny

Kategorie: 

Źródło: pixabay

Naukowcy z Instytutu Technologicznego w Massachusetts wykorzystali sztuczną inteligencję do opracowania nowego potężnego antybiotyku. Testy laboratoryjne wykazały, że odkryty związek zwalcza nawet najbardziej oporne bakterie, w tym niektóre szczepy, które znane są z odporności na wszystkie znane antybiotyki.

Zespół badawczy posłużył się modelem komputerowym, który w ciągu kilku dni potrafi przebadać ponad 100 milionów związków chemicznych. Badanie miało na celu wykrycie antybiotyków, które mogłyby zabijać bakterie z pomocą zupełnie innych mechanizmów od tych, które są stosowane w istniejących współcześnie lekach.

Pomysł wykorzystania modeli komputerowych do poszukiwania nowych antybiotyków wcale nie jest nowy, lecz do tej pory, modele były niedokładne. Tymczasem nowe sieci neuronowe robią wszystko automatycznie – skracają czas obliczeń i są precyzyjne, a co za tym idzie, metoda ta jest znacznie tańsza od tradycyjnych metod eksperymentalnych.

 

Naukowcy zaprojektowali swój model komputerowy w taki sposób, aby wyszukał cechy chemiczne, które mogą okazać się zabójcze dla bakterii E. coli. W tym celu, model został wytrenowany na około 2 500 cząsteczkach, w tym na około 1 700 lekach zatwierdzonych przez amerykańską Agencję Żywności i Leków oraz zestawie 800 naturalnych produktów o różnorodnych strukturach i szerokiej gamie bioaktywności.

 

Algorytm został następnie przetestowany na bazie danych Drug Repurposing Hub Instytutu Broad'a, zawierającej około 6 tysięcy związków. Sztuczna inteligencja wybrała jedną cząsteczkę, która miała silne działanie przeciwbakteryjne, a także zupełnie inną strukturę chemiczną od istniejących antybiotyków. Dalsze badana potwierdziły, że molekuła ta jest mało toksyczna dla ludzi.

 

Bakterie E. coli. - źródło: USDA/ARS/EMU

Związek, któremu nadano nazwę halicyna, był już wcześniej badany jako lek na cukrzycę. Tym razem, naukowcy przetestowali go na dziesiątkach szczepów bakteryjnych i odkryli, że skutecznie eliminuje wiele opornych bakterii. Kolejne badania przeprowadzono na myszach zakażonych bakterią A. baumannii, która zainfekowała wielu amerykańskich żołnierzy w Afganistanie i Iraku. Szczep ten jest oporny na wszystkie znane antybiotyki, jednak halicyna okazała się skuteczna w leczeniu i usunęła infekcję w ciągu 24 godzin.

 

Wstępne testy wskazują, że odkryty antybiotyk zaburza możliwość utrzymania gradientu elektrochemicznego w błonie komórkowej bakterii. Jest on niezbędny między innymi do produkcji molekuł ATP – nośnika energii. Zdaniem naukowców, bakterie mogą mieć duży problem z nabyciem odporności na ten rodzaj mechanizmu zabijania. Podczas badań laboratoryjnych zauważono, że w ciągu 30 dni, bakterie E. coli. nie rozwinęły żadnej oporności na halicynę. Dla porównania, te same bakterie potrafią uodpornić się na cyprofloksacynę już w ciągu 3 dni.

 

Co więcej, algorytm zidentyfikował również kilka potencjalnych antybiotyków, których skuteczność należy sprawdzić w osobnych badaniach. Okazuje się, że zastosowany model komputerowy można wykorzystać do tworzenia zupełnie nowych leków. Wygląda na to, że sztuczna inteligencja może zażegnać kryzys, związany z opornością bakterii na współczesne antybiotyki.

 

 

Ocena: 

5
Średnio: 5 (1 vote)

Skomentuj