Najnowsze badania nad antybiotykami, prowadzone przy użyciu sztucznej inteligencji, przynoszą obiecujące rezultaty w walce z bakteriami odpornymi na leki. Zespół badawczy z Instytutu Broad na MIT i Harvardzie odkrył nową klasę antybiotyków zdolnych zwalczać dwa różne rodzaje bakterii opornej na leki.
W świetle narastającego problemu oporności na antybiotyki, który w 2019 roku spowodował śmierć ponad 1,2 miliona osób, odkrycie tej nowej klasy antybiotyków jest istotnym krokiem naprzód. Testy na myszach wykazały, że nowe związki antybiotyczne stanowią obiecujące leczenie zarówno dla opornej na metycylinę Staphylococcus aureus (MRSA), jak i dla Enterococcus opornego na wankomycynę – bakterii wykazującej odporność na lek zwykle stosowany w leczeniu zakażeń MRSA.
Felix Wong z Instytutu Broad podkreśla, że ich modele sztucznej inteligencji nie tylko identyfikują związki o selektywnej aktywności antybiotycznej, ale także wyjaśniają to, odwołując się do ich struktury chemicznej.
Badacze przetestowali wpływ ponad 39 000 związków na Staphylococcus aureus i trzy rodzaje ludzkich komórek – z wątroby, mięśni szkieletowych i płuc. Wyniki te stały się danymi treningowymi dla modeli sztucznej inteligencji, które uczyły się wzorców w strukturze chemicznej każdego związku. To pozwoliło sztucznej inteligencji przewidywać zarówno aktywność antybakteryjną, jak i potencjalną toksyczność dla ludzkich komórek.
Uczone modele AI analizowały następnie 12 milionów związków za pomocą symulacji komputerowych, co pozwoliło znaleźć 3646 związków o idealnych właściwościach leków. Dodatkowe obliczenia zidentyfikowały podstruktury chemiczne, które mogłyby wyjaśnić właściwości każdego związku.
Porównując takie podstruktury w różnych związkach, badacze zidentyfikowali nowe klasy potencjalnych antybiotyków i ostatecznie znaleźli dwa nietoksyczne związki zdolne do zwalczania zarówno MRSA, jak i Enterococcus opornego na wankomycynę.
Badacze potwierdzili skuteczność tych związków w leczeniu zakażeń skóry spowodowanych MRSA za pomocą eksperymentów na myszach.
James Collins z Instytutu Broad, współautor badania, podkreśla, że ich praca identyfikuje nową klasę antybiotyków, jedną z niewielu od 60 lat, która uzupełnia istniejące antybiotyki, takie jak oksazolidynony i lipopeptydy.
Badacze już zaczęli wykorzystywać to podejście sztucznej inteligencji do projektowania zupełnie nowych antybiotyków i odkrywania innych klas leków, na przykład związków selektywnie zabijających starzejące się, uszkodzone komórki związane z chorobami takimi jak osteoarthritis i rak. To przełomowe odkrycie rysuje obraz nowej ery w dziedzinie medycyny i walki z rosnącym zagrożeniem oporności na antybiotyki.
