Inteligența artificială descoperă primele antibiotice noi din ultimii 60 de ani

Timp estimat de citire:

3 minute, 15 secunde

Ca urmare a expunerii repetate la antibiotice, bacteriile evoluează și dezvoltă mecanisme de apărare până în punctul în care devin reziste la medicamente. Acest fenomen, cunoscut cu denumirea de rezistență la antibiotice, este responsabil pentru 1,2 milioane de decese la nivel mondial într-un singur an.

Una dintre cele mai de temut infecții este cea cauzată de o tulpină a stafilococului auriu rezistentă la meticilină, zis meticilino-rezistent. Pe scurt, MRSA. Puține clase de antibiotice sunt în prezent eficiente împotriva MRSA. Printre acestea se numără oxazolidinonele și lipopeptidele. Din păcate însă, și la aceste medicamente bacteria prezintă o rezistență în creștere. În acest context, descoperirea unor molecule capabile să trateze acest tip de infecție este cu atât mai importantă. Aceasta aduce noi speranțe atât medicilor, cât și pacienților care ajung să o contracteze.

35.000 de decese în Europa

Infecțiile cu Staphylococcus aureus, atunci când sunt rezistente la antibiotice, pot duce la complicații, provocând pneumonie sau chiar septicemiei. Potrivit Centrului European pentru Prevenirea și Controlul Bolilor, în fiecare an, în Uniunea Europeană se înregistrează aproape 150.000 de infecții cu MRSA, dintre care 35.000 sunt fatale.

Iată că inteligența artificială (IA), pe care mulți o contestă, se dovedește a fi un instrument valoros în eforturile de combatere a acestor cazuri. O echipă de cercetări americani care a folosit algoritmii pentru a identifica noi medicamente a descoperit o nouă clasă de antibiotice pentru tratarea infecțiilor cauzate de stafilococul auriu meticilino-rezistent.

Inițial, oamenii de știință au testat efectele a peste 39.000 de compuși asupra bacteriei, precum și asupra a trei tipuri de celule umane, din ficat, mușchiul scheletic (care poate fi controlat direct de sistemul nervos central) și plămâni. Aceasta este o modalitate de a le evalua atât proprietățile antibiotice, cât și toxicitatea asupra celulelor umane. Rezultatele acestor teste și structurile chimice ale celor 39.000 de compuși au fost „comunicate” IA.

Doi compuși aleși din 12 milioane

După ce s-a antrenat pe cei 39.000 de compuși, IA a putut să analizeze 12 milioane de substanțe deja disponibile în comerț, pentru a vedea care ar putea fi utile. Și bingo! A reușit să găsească mai mulți compuși din cinci familii diferite, care prezentau o probabilitate mare să aibă eficacitate împotriva MRSA. Cercetătorii au identificat apoi 280 de compuși relevanți pentru a-i testa în laborator. Din nou, după un proces de selecție riguros, au fost selectați doi „candidați” din aceeași clasă. Pentru a merge mai departe, aceștia au fost testați pe cobai.

Experimentele s-a încheiat cu un succes răsunător. Cele două substanțe au reușit să reducă populația de MRSA de 10 ori, atât în cazul unor infecții cutanate, cât și în cazul celor sistemice.

„Modelul nostru (nr – program de inteligență artificială) nu ne spune doar ce substanțe au un efect antibiotic. Ne arată, de asemenea, de ce structura lor chimică le conferă această proprietate”, se entuziasmează Felix Wong, cercetător postdoctoral la Broad Institute of MIT și Harvard, și autor al cercetării apărute în revista Nature.

Oamenii de știință speră să nu se oprească aici. Ei preconizează că acest nou model de IA nu va ajuta doar la descoperirea de noi medicamente, ci va putea fi folosit pentru a identifica noi ținte potențiale pentru aceste molecule. Potrivit cercetătorilor, aceasta are putea deveni o modalitate de a prezice efectele biologice ale unor întregi clase de compuși.

Sursa:

www.sciencesetavenir.fr