S-au întâlnit superbacteriile ucigașe kriptonita lor?
Un algoritm de învățare automată a identificat un nou compus antibiotic care ucide tulpinile de bacterii rezistente la toate antibioticele cunoscute.
Și face acest lucru într-un mod în care bacteriile ar putea considera că este imposibil să dezvolte rezistență – rezolvând astfel una dintre cele mai mari probleme de sănătate publică din secolul XXI.
Modelul computerizat de inteligență artificială, dezvoltat de cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology, poate examina peste 100 de milioane de compuși chimici în câteva zile – și este programat să aleagă potențialele antibiotice care ucid bacteriile folosind mecanisme diferite de cele ale medicamentelor existente.
S-au descoperit mai mulți compuși potențiali, dar unul în special s-a dovedit a fi un puternic ucigaș de insecte.
Cercetătorii au numit molecula „halicină”, în onoarea lui HAL, înfricoșătorul sistem de inteligență artificială din 2001: Odiseea spațială.
Unul dintre cercetători a descris molecula „uimitoare” ca fiind „probabil unul dintre cele mai puternice antibiotice care au fost descoperite”.
Oamenii de știință au tendința de a nu spune „cum ar fi, vreodată”, dar acesta este esența entuziasmului său.
Majoritatea testelor au fost efectuate în vase Petri.
Cu toate acestea, pentru a testa eficacitatea moleculei la animale, șoarecii au fost expuși la o tulpină uber-rezistentă de Acinetobacter baumannii.
Această bacterie a afectat mulți soldați americani staționați în Irak și Afganistan, în unele cazuri provocând infecții grave la nivelul plămânilor, sângelui și creierului.
O aplicare a noului compus a eliminat complet infecțiile în 24 de ore.
O veste bună rară
Aceasta este o veste bună într-un spațiu de cercetare care aproape că a intrat în impas.
După cum a relatat recent The New Daily, marile companii farmaceutice au renunțat la urmărirea costisitoare a dezvoltării de noi tulpini de antibiotice – pentru că nu există bani în acest sens – lăsând populația globală la mila unor boli care anterior puteau fi tratate.
Organizația Mondială a Sănătății, atunci când a ridicat steagul asupra acestei probleme, a remarcat o lipsă de inovație atât de necesară în ceea ce privește numărul mic de noi tulpini de antibiotice aflate în curs de dezvoltare.
Cercetarea MIT este inovatoare prin faptul că compusul halicin, care a fost testat anterior ca medicament pentru diabet, pare să ucidă bacteriile într-un mod nou.
Se pare că întrerupe capacitatea gândacilor de a menține ceea ce se numește un gradient electrochimic de-a lungul membranelor lor celulare.
Acest gradient este necesar, printre alte funcții, pentru a produce Adenozin trifosfat (ATP) – molecule pe care celulele le folosesc pentru a stoca energie. Atunci când gradientul se întrerupe, celulele mor.
Cercetătorii sugerează că acest tip de mecanism de ucidere ar putea fi dificil pentru bacterii să dezvolte rezistență, ceea ce reprezintă o perspectivă tentantă.
„Am vrut să dezvoltăm o platformă care să ne permită să valorificăm puterea inteligenței artificiale pentru a inaugura o nouă eră a descoperirii de medicamente antibiotice”, a declarat Dr. James Collins, profesor de inginerie medicală la MIT, într-o declarație pregătită.
Abordarea noastră a dezvăluit această moleculă uimitoare, care este, fără îndoială, unul dintre cele mai puternice antibiotice care au fost descoperite.”
Căutând modelul de inteligență artificială potrivit
Dr. Collins a declarat că există o „criză tot mai mare în jurul rezistenței la antibiotice, iar această situație este generată atât de un număr tot mai mare de agenți patogeni care devin rezistenți la antibioticele existente, cât și de o conductă anemică în industriile biotehnologică și farmaceutică pentru noi antibiotice.”
Potrivit unui comunicat al MIT, cercetătorii și-au conceput algoritmul de învățare automată pentru a căuta caracteristicile chimice care fac ca moleculele să fie eficiente în uciderea E. coli.
Pentru a face acest lucru, au antrenat modelul pe aproximativ 2500 de molecule, inclusiv aproximativ 1700 de medicamente aprobate de FDA și un set de 800 de produse naturale.
După ce modelul a fost antrenat, cercetătorii l-au testat pe Broad Institute’s Drug Repurposing Hub, o bibliotecă de aproximativ 6.000 de compuși care a făcut obiectul unui raport anterior despre noile medicamente împotriva cancerului din The New Daily.
Modelul a ales molecula cunoscută acum sub numele de halicină, care a fost prezisă ca având o activitate antibacteriană puternică și o structură chimică diferită de orice antibiotic existent.
Utilizând un alt model de învățare automată, cercetătorii au arătat, de asemenea, că această moleculă ar avea probabil o toxicitate scăzută pentru celulele umane.
Cercetătorii au testat halicina împotriva a zeci de tulpini bacteriene izolate de la pacienți și cultivate în vase de laborator și au constatat că aceasta a fost capabilă să ucidă multe dintre cele care sunt rezistente la tratament, inclusiv o formă de tuberculoză rezistentă la mai multe medicamente și agenți patogeni care afectează în mod obișnuit mediile spitalicești.
În acest studiu, cercetătorii au constatat că E. coli nu a dezvoltat nicio rezistență la halicină în timpul unei perioade de tratament de 30 de zile.
În schimb, bacteriile au început să dezvolte rezistență la antibioticul ciprofloxacină în decurs de una până la trei zile, iar după 30 de zile, bacteriile erau de aproximativ 200 de ori mai rezistente la ciprofloxacină decât erau la începutul experimentului.
Cercetătorii intenționează să continue studiile asupra halicinei, colaborând cu o companie farmaceutică sau cu o organizație non-profit, în speranța de a o dezvolta pentru a fi utilizată la om.
.