Sztuczna inteligencja projektuje antybiotyki na superbakterie oporne na leki

Sztuczna inteligencja wkroczyła na arenę walki z lekoopornością bakterii, projektując obiecujące związki, które w przyszłości mogą stać się nowymi lekami. Zespół naukowców z MIT wykorzystał zaawansowane algorytmy do stworzenia antybiotyków zdolnych zwalczać superbakterie takie jak gonokok (powodujący rzeżączkę) i MRSA (szczep gronkowca złocistego oporny na metycylinę).

Oporność bakterii na antybiotyki jest globalnym problemem zdrowotnym, prowadzącym do ponad miliona zgonów rocznie. Nadużywanie antybiotyków sprzyja ewolucji bakterii, które stają się niewrażliwe na działanie leków. Od dekad obserwuje się niedobór nowych antybiotyków, co pogłębia kryzys.

Nowe podejście, zaprezentowane w czasopiśmie „Cell”, polega na wykorzystaniu generatywnej sztucznej inteligencji do projektowania antybiotyków od podstaw. Naukowcy wytrenowali algorytm, karmiąc go danymi o strukturach chemicznych znanych związków oraz ich wpływie na wzrost różnych gatunków bakterii. AI analizowała 36 milionów związków, w tym tych, które jeszcze nie istnieją lub nie zostały odkryte.

Następnie zastosowano dwie strategie projektowania. Pierwsza polegała na wyszukiwaniu obiecujących fragmentów chemicznych (o wielkości od 8 do 19 atomów) i rozbudowywaniu ich. Druga dała sztucznej inteligencji pełną swobodę w tworzeniu struktur od zera. Algorytm odrzucał związki zbyt podobne do istniejących antybiotyków oraz te, które mogłyby być toksyczne dla ludzi.

Wygenerowane przez AI projekty zostały przetestowane w laboratorium na bakteriach oraz na myszach. Wyłoniono dwa potencjalne leki, które wykazały skuteczność w zwalczaniu gonokoków i MRSA. Zespół z MIT podkreśla, że AI może zapoczątkować „drugą złotą erę” w odkrywaniu antybiotyków.

Profesor James Collins z MIT zauważa, że dzięki AI możliwe jest szybkie i tanie tworzenie nowych cząsteczek, co zwiększa arsenał w walce z lekoopornymi bakteriami.

Dr Andrew Edwards z Fleming Initiative i Imperial College London ocenił to badanie jako „bardzo znaczące” i dostrzega w nim „ogromny potencjał”, ponieważ demonstruje nowatorskie podejście do identyfikacji nowych antybiotyków. Zwraca on jednak uwagę, że mimo obietnic AI, wciąż konieczne są rygorystyczne badania bezpieczeństwa i skuteczności.

Produkcja zaprojektowanych przez AI związków może być wyzwaniem. Spośród 80 obiecujących kandydatów na leki przeciwko gonokokom zsyntetyzowano jedynie dwa. Ponadto, jak zauważa profesor Chris Dowson z University of Warwick, istnieje problem ekonomiczny związany z antybiotykami: jak zarabiać na lekach, których powinno się używać jak najmniej, aby zachować ich skuteczność?

Przed nami jeszcze długa droga – potrzeba dalszych badań i udoskonaleń, zanim nowe antybiotyki oparte na AI trafią do klinik. Niemniej jednak, to obiecujący krok naprzód w walce z coraz groźniejszą plagą lekooporności.