Zaledwie dwa tygodnie temu informowaliśmy, że po raz pierwszy do testów na ludziach trafi lek stworzony przy wykorzystaniu sztucznej inteligencji. Chodzi o DSP-1181 na zaburzenia obsesyjno-kompulsywne, który stworzyły dwie firmy – japońska Sumitomo Dainippon Pharma i brytyjska Exscientia.

Teraz naukowcom z MIT udało się wykorzystać AI do stworzenia nowego antybiotyku. Model komputerowy, z którego korzystano, może przeskanować ponad 100 mln związków chemicznych w ciągu kilkunastu dni. Jest zaprojektowany tak, by wyłapywać potencjalne antybiotyki, które zabijają bakterie przy użyciu innych mechanizmów niż te w istniejących już lekach.

James Collins z Institute for Medical Engineering and Science (IMES) w MIT mówi – Chcieliśmy stworzyć platformę, która pozwoliłaby nam wykorzystać moc sztucznej inteligencji do zapoczątkowania nowej ery odkryć leków. Dzięki naszemu podejściu udało się nam wyselekcjonować tę niesamowitą cząsteczkę, która jest prawdopodobnie jednym z najpotężniejszych antybiotyków, jakie zostały odkryte.

Pomysł wykorzystania predykcyjnych modeli komputerowych do badań przesiewowych in silico nie jest nowy, jednak do tej pory nie były one wystarczająco dokładne. W tym przypadku badacze zaprojektowali swój model w celu poszukiwania cech chemicznych, które sprawiają, że molekuły skutecznie zabijają E. coli. Wykorzystany model uczył się na 2,5 tys. molekuł, 1,7 tys. leków zaakceptowanych przez amerykańską Food and Drug Administration (FDA) i 800 naturalnych produktach o zróżnicowanej strukturze i szerokim zakresie aktywności biologicznej. Po przeszkoleniu modelu naukowcy testowali go w Broad Institute Drug Repurposing Hub – bibliotece zawierającej około 6 tys. związków. Model wybrał molekułę, która miała silne działanie antybakteryjne, a jej struktura chemiczna była inna niż istniejących antybiotyków. Naukowcy wykazali również, że wyselekcjonowana cząsteczka miałaby prawdopodobnie niską toksyczność dla komórek ludzkich.

Aby sprawdzić skuteczność działania halicyny u żywych zwierząt, naukowcy wykorzystali ją do leczenia myszy zakażonych A. baumannii, bakterią, z którą zmagało się wielu żołnierzy amerykańskich stacjonujących w Iraku i Afganistanie. Wykorzystany w badaniu szczep A. baumannii jest odporny na wszystkie znane antybiotyki. Mimo tego zastosowanie maści zawierającej halicynę przyczyniło się do neutralizacji infekcji w ciągu 24 godzin.

Halicyna była wcześniej badana jako potencjalny lek na cukrzycę. Teraz badacze przetestowali ją na dziesiątkach szczepów bakterii wyizolowanych od pacjentów i wyhodowanych w naczyniach laboratoryjnych i stwierdzili, że jest ona w stanie zabić wiele opornych na leczenie bakterii, w tym Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii, Mycobacterium tuberculosis.

Wstępne badania sugerują, że halicyna zabija bakterie poprzez zaburzenie ich zdolności do utrzymywania gradientu elektrochemicznego w błonach komórkowych. Zdaniem badaczy, taki rodzaj mechanizmu zabijania może być dla bakterii trudny do wytworzenia odporności. Jak wykazali, E.coli nie rozwinęła odporności na halicynę w ciągu 30-dniowego okresu leczenia. Planowane są dalsze badania nad halicyną przy współpracy z biznesem lub organizacjami non-profit. Badacze planują także wykorzystać swój model do projektowania nowych antybiotyków i optymalizacji istniejących molekuł.