sztuczna inteligencja
62

Halicyna – nowy antybiotyk odkryty przez sztuczną inteligencję to dopiero początek

W ciągu ostatnich kilkunastu lat nie odkryto żadnego nowego antybiotyku, który nie byłby mniejszą lub większą ewolucją już znanych specyfików. Jedną z przyczyn jest ogromna liczba substancji, które należałoby zbadać, a na to potrzeba czasu i pieniędzy. Wygląda jednak na to, że z pomocą może przyjść sztuczna inteligencja.

Sztuczna inteligencja w służbie nauki

Badanie tysięcy związków chemicznych i ich skuteczności przeciwko bakteriom to karkołomne zadanie jeśli miałoby być wykonywane w laboratorium. Czasami zastanawiam się, co by było gdyby nie przypadek, który pozwolił na odkrycie penicyliny. To jednak zadanie wprost wymarzone dla komputerów, które są w stanie operować na ogromnych zbiorach danych i je porównywać. Trzeba stworzyć tylko odpowiednie oprogramowanie. I to właśnie zrobili naukowcy z MIT, stworzyli model sztucznej inteligencji, który nauczyli badać skuteczność różnych związków przeciwko bakteriom.

Przy pomocy uczenia maszynowego w kilka dni wytrenowali swój moduł na bazie skuteczności 1700 leków i 800 substancji naturalnych w walce z bakterią E.Coli. Potem wzięli ponad 6000 innych specyfików z bazy Broad Institute i sprawdzili ich skuteczność w walce z E.Coli, dodając jeden warunek, mianowicie aby struktura chemiczna nowej molekuły była znacząco inna niż znane nam dzisiaj antybiotyki. W ten sposób spośród tych 6000 lekarstw, wyizolowano jeden, który dawał bardzo obiecujące wyniki (był to składnik leku stosowanego do walki z cukrzycą). Inny model w tym samym czasie sprawdzał toksyczność poszczególnych związków dla człowieka. Nasza tytułowa halicyna (nazwana tak na część HALa-9000 z Odysei Kosmicznej) okazała się na tyle obiecująca, że przetestowano ją w laboratorium, a później również na organizmach żywych – myszach.

Halicyna walczy nie tylko z E.Coli

Testy przeprowadzone na bakteriach E.Coli były bardzo obiecujące, halicyna okazała się skuteczna i co więcej, bakterie nie były w stanie się na nią uodpornić przez 30 kolejnych dni. Dla porównania bakterie wytwarzały oporność na ciprofloxacynę (inny, powszechnie stosowany antybiotyk) już po 2-3 dniach, a po 30 dniach były na nią 200 razy bardziej odporne niż na samym początku. Sposób działania halicyny jest na tyle unikalny i skomplikowany (zaburza komunikację elektrochemiczną między błonami komórki, uniemożliwiając w ten sposób wytwarzanie cząstek ATP, które służą bakterii do magazynowania energii), że bakteriom będzie trudno się na niego uodpornić na drodze ewolucji. Taka jest przynajmniej wstępna ocena.

Na drodze testów okazało się, że halicyna jest skuteczna nie tylko w walce z E.Coli, ale również z innymi odpornymi na antybiotyki bakteriami jak chociażby Clostridium difficile (powodująca rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego), Acinetobacter baumannii (bakteria wywołująca sepsę, często obecna u osób hospitalizowanych) i Mycobacterium tuberculosis (prątek gruźlicy). Leczenie zakażenia tą drugą bakterią wykonano na myszach, halicyna oczyściła organizm gryzonia w ciągu 24 godzin. Wyniki są zatem bardzo obiecujące.

To dopiero początek drogi

Naukowcy z MIT podzieli się szczegółowo wynikami swoich badań dotyczących halicyny i zamierzają współpracować z firmami farmaceutycznymi i organizacjami pożytku publicznego aby wprowadzić ją do powszechnego użytku. Nie oznacza to jednak, że zakończyli swój projekt. Teraz badają związki chemiczne z bazy ZINC15, która zawiera 1,5 miliarda różnych molekuł. Po zbadaniu pierwszej partii (100 milionów różnych związków) wyizolowali 23 bardzo obiecujących kandydatów, których poddano testom laboratoryjnym. 2 związki okazały się bardzo skuteczne w walce z bakteriami.

W planach jest testowanie kolejnych związków z bazy ZINC15, a także usprawnienie samego modułu sztucznej inteligencji tak aby szukać leków na konkretne bakterie, które nie będą niszczyć tych pożytecznych dla człowieka. Możliwości są wprost nieograniczone i wygląda na to, że jesteśmy dopiero na początku drogi, która zrewolucjonizuje niektóre gałęzie medycyny.

źródło: MIT