Gdy na początku XX wieku wynaleziono antybiotyki, w końcu zaczęliśmy dysponować bronią pozwalającą na skuteczną walkę z bakteriami. Niemniej, dzisiaj ta broń nie jest tak skuteczna jak dawniej. Gdy tylko jakieś antybiotyki trafiały do powszechnego użytku, z czasem bakterie wykształcały na nie oporność. Oczywiście, potem naukowcy opracowywali nowe antybiotyki, ale wówczas i bakterie ewoluowały, wykształcając oporność także na nie, i tak w kółko. Niestety, tworzenie nowych leków jest dla badaczy coraz bardziej problematyczne, a tymczasem ludzie narażeni są na superbakterie – bakterie oporne na działanie wielu istniejących antybiotyków.
Tworzenie nowych leków to wyjątkowo trudna praca, wymagająca analizowania ogromnych ilości danych. Dlatego nową nadzieją w walce z superbakteriami może być sztuczna inteligencja, która z realizacją takich zadań radzi sobie doskonale. Tak się składa, że uczeni z MIT stworzyli model nauczania maszynowego, który zidentyfikował substancję idealnie nadającą się do zwalczania nawet superbakterii.
Antybiotyk odkryty przez sztuczną inteligencję
Sztuczna inteligencja z MIT została wytrenowana z użyciem danych wejściowych dotyczących 2,500 związków chemicznych, w tym tych, które wchodzą w skład leków zatwierdzonych w USA przez FDA (Agencję Żywności i Leków). Gdy system poznał efekty, jakie niesie za sobą stosowanie tych związków chemicznych, badacze przedstawili mu bazę kolejnych 6000 cząsteczek. Zadaniem SI było odnalezienie wśród tych cząsteczek takich substancji, które okazałyby się skuteczne w walce z bakteriami.
Sztuczna inteligencja swoje zadanie wykonała. Ba, jak twierdzą badacze, znalazła ona cząsteczkę, która może być jednym z najsilniejszych antybiotyków jakie odkryto. Tą cząsteczką jest tak zwana halicyna (której nazwa pochodzi od fikcyjnego komputera HAL 9000 z filmu i książki 2001: Odyseja Kosmiczna), dotychczas testowana jako potencjalny lek na cukrzycę.
Badacze z MIT przetestowali wpływ halicyny na bakterie w laboratorium. Spośród szczepów bakterii wyhodowanych na szalkach Petriego, takich jak Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii oraz Mycobacterium tuberculosis (prątek gruźlicy) czy Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej), halicyna nie poradziła sobie tylko z tym ostatnim. Pseudomonas aeruginosa to bakteria oportunistyczna (atakująca osoby z obniżoną odpornością), która jest jednym z najważniejszych i najgroźniejszych drobnoustrojów powodujących zakażenia wewnątrzszpitalne.
Skuteczność halicyny w walce z Acinetobacter baumannii, bakterią oporną na wszystkie znane typy antybiotyków, przetestowano także podczas badań z udziałem myszy. Zwierzęta zainfekowane tą bakterią zostały z pomocą substancji kompletnie wyleczone w mniej niż 24 godziny.
Obiecująca wizja przyszłości
W jaki sposób halicyna zabija bakterie? Wykorzystując bardzo unikatowy mechanizm. Badania pokazały, iż ta substancja zaburza zdolność bakterii do utrzymania gradientu elektrochemicznego na ich błonach komórkowych. Gradient ten jest niezbędny chociażby to wytwarzania ATP, niezbędnego nośnika energii. Bez możliwości realizacji tego procesu bakterie giną.
Co ciekawe, wspomniany unikatowy mechanizm powinien sprawić, że bakterie będą miały problem z wykształceniem na halicynę oporności. Pokazał to eksperyment z udziałem bakterii E.coli. Te nie stały się oporne na działanie substancji w ciągu 30 dni. Jeżeli halicyna znajdzie się w powszechnym użytku, być może zachowa swą skuteczność dłużej, niż dotychczasowe antybiotyki.
To dopiero początek
Zapewne minie sporo czasu, zanim leczenie z pomocą halicyny ludzi będzie możliwe. Najpierw z udziałem cząsteczki trzeba bowiem przeprowadzić kolejne testy. W międzyczasie zapewne uda się jednak znaleźć kolejne substancje, które mogą nam pomóc w walce z bakteriami. Uczeni z MIT już przeskanowali z pomocą swojego modelu bazę kolejnych 100 milionów związków chemicznych, znajdując 23 kandydatów na potencjalne nowe antybiotyki.
Źródło: MIT News