Mamy kolejny dowód na to, że technologia umiejętnie wykorzystywana może skutecznie pomóc człowiekowi. Zespół naukowców we współpracy ze sztuczną inteligencją opracował nowy antybiotyk, który działa na część bakterii odpowiedzialnych za wywoływanie różnych chorób na całym świecie, a przy okazji odpornych na dotychczas znane leki. Wyleczono z infekcji dwie grupy myszy. To nowa nadzieja w walce z superbakteriami jak np. tą z New Delhi, która w Europie po raz pierwszy pojawiła się w 2008 roku, zaś ponownie dała o sobie znać 23 sierpnia 2019 roku, gdy poinformowano o wykryciu ogniska epidemicznego w warszawskim Szpitalu Bielańskim. Bakteria ta posiada „gen superoporności” i dlatego jest tak niebezpieczna dla człowieka. Czy i ją będziemy w stanie skutecznie leczyć?
Naukowcy skorzystali z tzw. algorytmu uczenia maszynowego i dzięki temu odkryli nowy silny związek antybiotykowy. Model komputerowy (który w ciągu kilku dni może zbadać ponad sto milionów związków chemicznych) wykrył te, które skutecznie zabijają bakterie, z którymi inne leki do tej pory sobie nie radziły. Programowanie polegało na wyszkoleniu komputerów, aby analizowały związki molekularne pod kątem zdolności do zabijania bakterii. Sam pomysł wykorzystania takiej metody nie jest nowy, natomiast teraz został dokładnie dopracowany, dzięki łączeniu cząsteczek o rożnych cechach w skuteczne grupy niszczące bakterie. Badania przeprowadził zespół profesora inżynierii medycznej i nauki Jamesa Collinsa z Instytutu Inżynierii Medycznej i Nauki MIT (IMES) i Wydziału Inżynierii Biologicznej.
Oprócz nowego, bardzo silnego antybiotyku, naukowcy w dalszych etapach przyjrzą się również kilku innym substancjom, które wykazały obiecującą skuteczność w walce z bakteriami. Zespół ma nadzieję, że jednorazowo stworzony model, będzie w stanie pomóc w projektowaniu nowych leków także na inne choroby. Naukowcy podkreślają, że maszyny mając wdrożone uczenie maszynowe mogą badać duże przestrzenie chemiczne, które są zbyt drogie w przypadku tradycyjnych metod eksperymentalnych.
Nowa fala
W przeciągu ostatnich dziesięcioleci większość nowych antybiotyków była pochodnymi już tych istniejących. Jednak teraz mamy do czynienia z zupełnie nową substancją. Dotychczas stosowane metody są bardzo kosztowne i wymagają bardzo dużo czasu. W przypadku współpracy z maszynami obie te kwestie zostają znacznie zredukowane.
Przedmiotem badania naukowców było wynalezienie skutecznego leku na bakterię e.coli. Aby to zrobić wytrenowali model na około 2500 cząsteczkach, w tym około 1700 lekach zatwierdzonych przez FDA i zestawie 800 naturalnych produktów o różnorodnych strukturach i szerokiej gamie bioaktywności. Model wybrał jedną cząsteczkę, która miała mieć silne działanie przeciwbakteryjne i miała strukturę chemiczną inną niż wszelkie istniejące antybiotyki. Oprócz tego naukowcy ustalili, że owa cząsteczka nie wykazuje toksyczności w stosunku do ludzkich komórek. Odkrytą dzięki sztucznej inteligencji cząsteczkę nazwano halicyną.
Naukowcy przetestowali ją na dziesiątkach szczepów bakteryjnych izolowanych od pacjentów i hodowanych w naczyniach laboratoryjnych i odkryli, że była w stanie zabić wiele opornych na leczenie, w tym Clostridium difficile (beztlenowe bakterie wywołujące zapalenie/uszkodzenie jelita grubego), Acinetobacter baumannii (niefermentujące bakterie, często wywołujące zakażenia oportunistyczne u ludzi) i Mycobacterium tuberculosis (prątki gruźlicy). Lek działał na każdy testowany gatunek, z wyjątkiem Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej), trudnego do leczenia patogenu płuc.
Aby przetestować halicynę na żywych organizmach naukowcy wykorzystali myszy zarażone A. baumannii, bakterią, która zainfekowała wielu żołnierzy amerykańskich stacjonujących w Iraku i Afganistanie. Zakażeni pacjenci nie reagowali na żadne do tej pory znane antybiotyki. Co obiecujące od zastosowania halicyny u zarażonych myszy, już w niecałą dobę infekcja całkowicie zniknęła. Naukowcy sugerują, że halicyna zwalcza bakterie poprzez uszkodzenie ich zdolności do magazynowania energii, dzięki czemu komórki bakterii umierają. Bakterie e.coli nie rozwinęły odporności na halicynę w ciągu całego 30. dniowego procesu leczenia i obserwacji. Naukowcy chcą teraz po pierwsze doprowadzić do badań testujących skuteczność halicyny na ludziach, a także zbudować takie modele cząsteczek (antybiotyki), które będą skutecznie zwalczały bakterie wywołujące choroby, nie zabijając przy tym tych pożytecznych bytujących w przewodzie pokarmowym.
Wspomnieliśmy o bakterii z New Delhi, być może kolejnym krokiem będzie znalezienie cząsteczki, która zniszczy również te niebezpieczne bakterie. Kroki w tym celu poczynili już naukowcy pod dowództwem dr Marka Blaskovicha z Uniwersytetu w Queensland w Australii, którzy potwierdzili skuteczność działania kannabidiolu – substancji pozyskiwanej z medycznej marihuany w celu zwalczenia bakterii Gram-dodatnich, włącznie z „superbakteriami”. I mimo, że stosowanie CBD wciąż niesie ze sobą dużo mitów i wątpliwości, to może stać się skuteczną alternatywą na gamę antybiotyków, na które nie dość, że nasze organizmy skutecznie się uodporniają, to w dodatku nie wnoszą nic nowego do świata medycyny. Może to czas na połączenie sił i pochylenie się sztucznej inteligencji nad zbadaniem dokładniej właściwości CBD?
Bibliografia:
Źródło grafiki: pixabay.com
Więcej komentarzy...