I superbatteri assassini hanno incontrato la loro kryptonite?
Un algoritmo di apprendimento automatico ha identificato un nuovo composto antibiotico che uccide i ceppi di batteri che sono resistenti a tutti gli antibiotici conosciuti.
E lo fa in un modo che i batteri possono trovare impossibile sviluppare resistenza – risolvendo così uno dei più grandi problemi di salute pubblica del 21° secolo.
Il modello informatico AI, sviluppato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology, può vagliare più di 100 milioni di composti chimici in pochi giorni – ed è programmato per scegliere potenziali antibiotici che uccidono i batteri usando meccanismi diversi da quelli dei farmaci esistenti.
Sono stati scoperti diversi potenziali composti, ma uno in particolare si è dimostrato un potente killer di insetti.
Gli scienziati hanno chiamato la molecola “halicina”, in onore di HAL, lo spaventoso sistema di intelligenza artificiale di 2001: Odissea nello spazio.
Uno dei ricercatori ha descritto la molecola “sorprendente” come “probabilmente uno degli antibiotici più potenti che sia stato scoperto”.
Gli scienziati tendono a non dire “tipo, mai”, ma questo è il succo del suo entusiasmo.
La maggior parte dei test sono stati condotti in capsule di Petri.
Tuttavia, per testare l’efficacia della molecola negli animali, i topi sono stati esposti a un ceppo di Acinetobacter baumannii molto resistente.
Questo batterio ha afflitto molti soldati americani di stanza in Iraq e Afghanistan, in alcuni casi causando gravi infezioni nei polmoni, nel sangue e nel cervello.
Un’applicazione del nuovo composto ha completamente eliminato le infezioni entro 24 ore.
Qualche rara buona notizia
Questa è una buona notizia in uno spazio di ricerca che è quasi in stallo.
Come The New Daily ha recentemente riportato, le aziende Big Pharma hanno abbandonato la costosa ricerca di sviluppare nuovi ceppi di antibiotici – perché non ci sono soldi – lasciando la popolazione globale in balia di malattie precedentemente curabili.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità, alzando la bandiera sulla questione, ha notato una mancanza di innovazione tanto necessaria nel piccolo numero di nuovi ceppi di antibiotici in fase di sviluppo.
La ricerca del MIT è innovativa in quanto il composto halicin, che è stato precedentemente testato come un farmaco per il diabete, sembra uccidere i batteri in un modo nuovo.
Apparentemente interrompe la capacità degli insetti di mantenere quello che è noto come un gradiente elettrochimico attraverso le loro membrane cellulari.
Questo gradiente è necessario, tra le altre funzioni, per produrre Adenosina trifosfato (ATP) – molecole che le cellule usano per immagazzinare energia. Quando il gradiente si rompe, le cellule muoiono.
I ricercatori suggeriscono che questo tipo di meccanismo di uccisione potrebbe essere difficile per i batteri sviluppare una resistenza, una prospettiva allettante.
“Abbiamo voluto sviluppare una piattaforma che ci avrebbe permesso di sfruttare la potenza dell’intelligenza artificiale per inaugurare una nuova era di scoperta di farmaci antibiotici”, ha detto il dottor James Collins, professore di ingegneria medica del MIT, in una dichiarazione preparata.
Il nostro approccio ha rivelato questa molecola incredibile, che è probabilmente uno degli antibiotici più potenti che è stato scoperto.
Trovare il giusto modello di AI
Il dottor Collins ha detto che c’è una “crisi crescente intorno alla resistenza agli antibiotici, e questa situazione è generata sia da un numero crescente di patogeni che diventano resistenti agli antibiotici esistenti, sia da una pipeline anemica nelle industrie biotecnologiche e farmaceutiche per nuovi antibiotici.”
Secondo una dichiarazione del MIT, i ricercatori hanno progettato il loro algoritmo di apprendimento automatico per cercare le caratteristiche chimiche che rendono le molecole efficaci nell’uccidere l’E. coli.
Per fare questo, hanno addestrato il modello su circa 2500 molecole, compresi circa 1700 farmaci approvati dalla FDA e un insieme di 800 prodotti naturali.
Una volta che il modello è stato addestrato, i ricercatori lo hanno testato sul Drug Repurposing Hub del Broad Institute, una libreria di circa 6000 composti che è stata oggetto di un precedente rapporto sui nuovi farmaci contro il cancro del New Daily.
Il modello ha scelto la molecola ora conosciuta come halicin che è stata prevista per avere una forte attività antibatterica e aveva una struttura chimica diversa da qualsiasi antibiotico esistente.
Utilizzando un diverso modello di apprendimento automatico, i ricercatori hanno anche dimostrato che questa molecola avrebbe probabilmente una bassa tossicità per le cellule umane.
I ricercatori hanno testato l’alicina contro decine di ceppi batterici isolati da pazienti e coltivati in piatti di laboratorio, e hanno scoperto che era in grado di uccidere molti che sono resistenti al trattamento, tra cui una forma di tubercolosi resistente a più farmaci, e gli agenti patogeni che abitualmente affliggono gli ambienti ospedalieri.
In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che l’E. coli non ha sviluppato alcuna resistenza all’alicina durante un periodo di trattamento di 30 giorni.
Al contrario, i batteri hanno iniziato a sviluppare resistenza all’antibiotico ciprofloxacina entro uno o tre giorni, e dopo 30 giorni, i batteri erano circa 200 volte più resistenti alla ciprofloxacina di quanto lo fossero all’inizio dell’esperimento.
I ricercatori hanno in programma di proseguire gli studi sull’alicina, lavorando con una società farmaceutica o un’organizzazione no-profit, nella speranza di svilupparla per l’uso negli esseri umani.