Rezistența antimicrobiană reprezintă, în prezent, una dintre cele mai mari amenințări la adresa sănătății publice la nivel mondial. Bacteriile rezistente la antibiotic - sau superbacteriile, cum au mai fost numite - sunt periculoase deoarece „știu” deja cum arată și cum să evite majoritatea antibioticelor existente, iar antibioticele noi au fost rare în ultimele decenii. Valorificând progresele din domeniul inteligenței artificiale, cercetătorii de Massachusetts Institute of Technology (MIT) au reușit să conceapă antibiotice inovatoare, cu o structură total diferită, care pot combate două infecții extrem greu de tratat: Stafilococul auriu multirezistent la medicamente (MRSA) și „super-gonoreea”, care se răspândește tot mai mult și a devenit aproape incurabilă, în ultimii ani.
Descoperirea antibioticelor, cu aproape un secol în urmă, a revoluționat medicina, marcând o schimbare majoră în tratamentul infecțiilor bacteriene și salvând nenumărate vieți.
Utilizarea excesivă a antibioticelor a ajutat bacteriile să evolueze pentru a evita efectele medicamentelor, astfel că infecțiile care rezistă tratamentului cauzează acum circa cinci milioane de decese pe an, la nivel global, iar fenomenul este în creștere. Cu toate acestea, dezvoltarea de noi antibiotice a fost foarte anevoioasă. În ultimii 45 de ani, Administrația americană pentru Alimente și Medicamente (FDA) a aprobat câteva zeci de antibiotice noi, dar majoritatea acestora sunt variante ale antibioticelor existente.
În speranța de a găsi noi antibiotice pentru a combate această problemă tot mai mare, o echipă de cercetători condusă de profesor James Collins, de la Departamentul de Inginerie Biologică al MIT, a valorificat puterea inteligenței artificiale atât pentru a examina biblioteci uriașe de compuși chimici, cât și pentru a genera molecule ipotetice posibile, care nu există în nicio bibliotecă sau nu au fost descoperite.
Mai exact, oamenii de știință au antrenat AI oferindu-i structura chimică a unor compuși cunoscuți, alături de date cu privire la proprietățile acestora de a încetini dezvoltarea diferitelor specii de bacterii.
Apoi, inteligența artificială a învățat cum sunt afectate bacteriile de diferite structuri moleculare, construite din atomi precum oxigen, carbon, hidrogen și azot.
Pentru a proiecta noi antibiotice cu ajutorul AI, au fost apoi încercate două abordări. Prima a fost direcționarea inteligenței artificiale generative să proiecteze molecule pe baza unui fragment chimic specific care a prezentat activitate antimicrobiană, iar cea de-a doua a fost să dea frâu liber inteligenței artificiale de la bun început.
AI a creat și analizat peste 36 de milioane de compuși chimici
Folosind inteligența artificială generativă, echipa de cercetare a conceput peste 36 de milioane de compuși teoretici, mulți cu structuri chimice nemaivăzute până acum, pe care i-a analizat din punct de vedere al proprietăților antimicrobiene.
În acest proces, a fost filtrat și eliminat orice ingredient cunoscut ca fiind toxic pentru oameni. De asemenea, s-a eliminat și tot ce semăna prea mult cu antibioticele actuale.
„Am vrut să scăpăm de orice ar arăta ca un antibiotic existent, pentru a ajuta la abordarea crizei rezistenței antimicrobiene într-un mod fundamental diferit. Aventurându-ne în zone insuficient explorate ale spațiului chimic, scopul nostru a fost să descoperim noi mecanisme de acțiune”, spune Aarti Krishnan, unul dintre autorii principali ai studiului, care a fost publicat, zilele trecute, în revista Cell.
Într-un final, oamenii de știință de la MIT s-au concentrat pe două substanțe remarcabile, ambele fiind diferite de orice antibiotic utilizat în prezent.
„Principalii candidați descoperiți sunt diferiți din punct de vedere structural de orice antibiotice existente și par să funcționeze prin mecanisme noi, care perturbă membranele celulare bacteriene”, se arată într-un comunicat al reputatei universități americane.
În testele efectuate pe bacterii în vase de laborator și pe șoareci infectați, cele două potenţiale antibiotice au eliminat gonoreea rezistentă la medicamente, o infecție cu transmitere sexuală tot mai răspândită în ultimii ani, şi Stafilococul auriu rezistent la meticilină (MRSA), un tip de bacterie care poate provoca infecţii letale dacă intră în organism.
Cele două medicamente nu sunt încă pregătite pentru studii clinice, fiind necesară o etapă suplimentară de rafinare a acestora, estimată între unul şi doi ani, înainte ca procesul de testare pe oameni să poată începe, însă specialiştii consideră că acest avans al tehnologiei bazate pe AI este semnificativ şi cu un potenţial uriaş, deoarece demonstrează o abordare inovatoare în identificarea de noi antibiotice.
„Suntem încântați de noile posibilități pe care acest proiect le deschide pentru dezvoltarea antibioticelor. Munca noastră demonstrează puterea inteligenței artificiale din punctul de vedere al proiectării medicamentelor și ne permite să exploatăm spații chimice mult mai mari, care anterior erau inaccesibile”, spune prof. James Collins, autorul principal al studiului.
Inteligența artificială ar putea marca o „a doua epocă de aur” în descoperirea antibioticelor, subliniază echipa de cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Reușita echipei de cercetători oferă o imagine a modului în care inteligența artificială poate accelera cercetarea pentru a descoperi medicamente care, altfel, ar fi fost imposibil de găsit.
Se estimează că, până în 2050, 10 milioane de oameni vor muri, anual, din cauza infecțiilor cu superbacterii, ceea ce înseamnă că o persoană își va pierde viața la fiecare trei secunde, din cauza acestor bacterii rezistente la antibiotice. De asemenea, superbacteriile ar putea costa economia globală aproape două trilioane de dolari, anual, potrivit unor cercetări recente ale think tank-ului Center for Global Development.