Koristeći vještačku inteligenciju, naučnici su pronašli novu vrstu antibiotika koji djeluje protiv posebno opasnih bakterija otpornih na postojeće ljekove.

Foto: Ilustracija/ Pixabay.com

Kada su testirali antibiotik na koži miševa koji su eksperimentalno zaraženi superbakterijom, on je uspio da kontroliše rast bakterije, što je istraživačima ukazalo na to da se metoda može koristiti za stvaranje antibiotika prilagođenih za borbu protiv drugih patogena otpornih na ljekove.

Istraživači su takođe testirali novo jedinjenje na 41 soju Acinetobacter baumannii, od kojih je svaki otporan na antibiotike. Lijek je djelovao na sve njih, mada bi trebalo da bude dodatno specifikovan i testiran u kliničkim ispitivanjima na ljudima pre nego što bi mogao da se koristi.

Štaviše, jedinjenje koje je identifikovala vještačka inteligencija djelovalo je samo na patogene mikroorganizme. Činilo se da nije ubio mnoge druge vrste korisnih bakterija koje žive u crijevima ili na koži, što ga čini rijetkim usko ciljanim agensom.

Ako bi više antibiotika moglo ovako ciljano da djeluje, naglašavaju istraživači, to bi prije svega spriječilo da bakterije postanu rezistentne na antibiotike.

Studija je objavljena u časopisu Nature Chemical Biology.

„Ovo djeluje izuzetno obećavajuće“, rekao je dr Sezar de la Fuente, docent na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Pensilvaniji koji takođe koristi vještačku inteligenciju da pronađe nove tretmane, ali nije bio uključen u novo istraživanje.

De la Fuente kaže da je ova vrsta pristupa pronalaženju novih ljekova polje u nastajanju koje istraživači testiraju otprilike od 2018. godine. On dramatično skraćuje vrijeme potrebno za klasifikovanje hiljade potencijalnih jedinjenja.

„Mislim da vještačka inteligencija, kao što smo vidjeli, može uspješno da se primijeni u mnogim domenima, i mislim da je otkrivanje ljekova budućnost njene primjene.“

Opasna bolnička bakterija

Za studiju, istraživači su se fokusirali na bakteriju Actinetobacter baumanii koja se često susreće u bolnicama i drugim zdravstvenim ustanovama, posebno na kvakama i pultovima. Pošto je u stanju da uzme djelove DNK iz drugih organizama sa kojima dolazi u kontakt, može da ubaci svoje najubojitije oružje – gene koji im pomažu da se odupru agensima koje lekari koriste za lečenje.

„To je ono što mi u laboratoriji nazivamo profesionalnim patogenom“, rekao je Jon Stouks, jedan od istraživača i docent biohemije i biomedicinskih nauka na Univerzitetu Makmaster u Ontariju.

Ova vrsta gram-negativnih bakterija izaziva teške infekcije kože, krvi ili respiratornih organa teških za liječenje. Američki Centar za kontrolu i prevenciju bolesti je još 2019. naglasio da su infekcije Acinetobacter baumanii „najveći problem koji zahtjeva nove tipove antibiotika“.

Za ovo istraživanje, dr Stouks i njegove kolege su se udružili sa istraživačima sa Institutima na Tehničkom fakultetu Masačusets (MIT) i Harvardu. Prvo su koristili tehniku nazvanu visokopropusni skrining ljekova za uzgoj Acinetobacter baumanii u laboratorijskim posudama i proveli nedjelje izlažući ove kolonije pod više od 7.500 agenasa – ljekovima i aktivnim sastojcima ljekova. Pronašli su 480 jedinjenja koja su blokirala rast bakterija.

Oni su te informacije ubacili u kompjuter i koristili ih za obuku algoritma veštačke inteligencije.

„Kada smo naš model obučili, ono što smo mogli da uradimo je da tom modelu počnemo da pokazujemo potpuno nove slike hemikalija koje nikada nije vidio, zar ne? I na osnovu onoga što je naučio tokom treninga, procjenjivao je da li su ti molekuli antibakterijski ili ne“, objašnjava Stouks.

Zatim su dobili model sa više od 6.000 molekula, što je, kako navodi dr Stouks, VI bila u stanju da selektuje za samo nekoliko sati.

Foto: Ilustracija/ Pixabay.com

Suzili su potragu na 240 hemikalija koje su testirali u laboratoriji. Laboratorijsko testiranje im je pomoglo da smanje listu na devet najboljih inhibitora bakterija. Odatle su detaljnije pogledali strukturu svakog od njih, eliminišući one za koje su mislili da bi mogli biti opasni ili povezani sa poznatim antibioticima.

Ostalo im je jedno jedinjenje, nazvano RS102895, za koje Stouks misli da je prvobitno razvijeno kao potencijalni lek za dijabetes. Ovo jedinjenje djeluje na potpuno nov način, sprječavajući komponente bakterije da putuju iz unutrašnjosti ćelije do njene površine.

„To je prilično interesantan mehanizam koji se ne primjećuje među kliničkim antibioticima koliko ja znam.“ Štaviše, dodaje, RS102895 – koji su istraživači preimenovali u abaucin – djjeluje samo na Actinetobacter baumanii.

Stouks kaže da su većina antibiotika agensi širokog spektra, koji deluju protiv mnogih vrsta bakterija. Antibiotici širokog spektra vrše veliki pritisak selekcije na mnoge vrste bakterija, što dovodi do toga da mnoge brzo evoluiraju i dele gene koji im pomažu da se odupru leku i prežive.

„Sa ovim molekulom, pošto on veoma snažno deluje samo protiv Actinetobacter, ne nameće taj univerzalni selektivni pritisak, tako da neće tako brzo uspjeti da pruži otpor“, naglašava dr Jon Stouks.