Τεχνητή Νοημοσύνη: Στα σκαριά νέο αντιβιοτικό που καταπολεμά επικίνδυνο υπερμικρόβιο

Ισχυρό αντιβιοτικό που καταπολεμά ένα από τα πιο επικίνδυνα υπερμικρόβια που λιμνάζουν στις υγειονομικές μονάδες και κυρίως στα νοσοκομεία, βρίσκεται στα σκαριά χάρη στις υπηρεσίες της τεχνητής νοημοσύνης.

Πρόκειται για το αντιβιοτικό RS102895 όπου οι ερευνητές το ονόμασαν abaucin και λειτουργεί μόνο έναντι στο Actinetobacter baumanii, ενός μικροβίου ιδιαίτερα επικίνδυνου που δυστυχώς προκαλεί ένας στους τέσσερις θανάτους όταν μολύνονται από αυτό.

Με την χρήση της Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), ερευνητές υποστηρίζουν ότι βρήκαν ένα νέο αντιβιοτικό, που δρα ενάντια σε ένα ιδιαίτερα απειλητικό βακτήριο ανθεκτικό στα υπάρχοντα φάρμακα.

Οι επιστήμονες του Χάρβαρντ δοκίμασαν το αντιβιοτικό στο δέρμα ποντικών που είχαν μολυνθεί πειραματικά με το υπερμικρόβιο, διαπιστώνοντας ότι το νέο αντιβιοτικό έλεγχε την ανάπτυξη των βακτηρίων, υποδηλώνοντας ότι η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία αντιβιοτικών προσαρμοσμένων για την καταπολέμηση άλλων ανθεκτικών στα φάρμακα παθογόνων.

Παράλληλα οι ερευνητές εξέτασαν το αντιβιοτικό έναντι 41 διαφορετικών στελεχών ανθεκτικού στα αντιβιοτικά Acinetobacter baumannii.

Όπως καταγράφηκε το φάρμακο λειτούργησε απέναντι σε όλα αυτά, αν και θα πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω και να δοκιμαστεί σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους προτού μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε ασθενείς.

Επιπλέον, η νέα χημική ένωση/φάρμακο που προσδιορίστηκε από την Τεχνητή Νοημοσύνη λειτούργησε με τρόπο που εμπόδιζε μόνο το προβληματικό παθογόνο. Δεν φαινόταν να σκοτώνει άλλα είδη ωφέλιμων βακτηρίων που ζουν στο έντερο ή στο δέρμα, καθιστώντας το έναν σπάνιο παράγοντα εστιασμένης στόχευσης.

Εάν περισσότερα αντιβιοτικά λειτουργούσαν με τόση ακρίβεια, είπαν οι ερευνητές, θα μπορούσαμε εξαρχής να αποτρέψουμε τα βακτήρια από το να γίνουν ανθεκτικά.

Τι διαπιστώθηκε από την μελέτη

Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Chemical Biology και πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του MIT και του Χάρβαρντ έδειξε ότι το νέο αντιβιοτικό είναι απίστευτα πολλά υποσχόμενο.

«Είναι απίστευτα πολλά υποσχόμενο», είπε ο δρ. Cesar de la Fuente, επίκουρος καθηγητής στο Perlman School of Medicine του πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, ο οποίος χρησιμοποιεί επίσης την Τεχνητή Νοημοσύνη για να βρει νέες θεραπείες.

Ο δρ. De la Fuente λέει ότι αυτός ο τύπος προσέγγισης για την εύρεση νέων φαρμάκων είναι ένα αναδυόμενο πεδίο όπου οι ερευνητές πραγματοποιούν δοκιμές από το 2018 περίπου. Μειώνει δραματικά τον χρόνο που απαιτείται για να ταξινομηθούν χιλιάδες πολλά υποσχόμενες ενώσεις.

«Νομίζω ότι η Τεχνητή Νοημοσύνη, όπως είδαμε, μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλούς τομείς και νομίζω ότι η ανακάλυψη φαρμάκων είναι το επόμενο σύνορο».

Που εστίασαν οι ερευνητές

Οι ερευνητές εστίασαν στο βακτήριο Actinetobacter baumanii το οποίο είναι ένα επικίνδυνο βακτήριο που κολλάει σε νοσοκομεία και άλλους χώρους υγειονομικής περίθαλψης, καθώς προσκολλάται σε επιφάνειες όπως πόμολα και πάγκοι.

Επειδή είναι σε θέση να “αρπάξει” κομμάτια DNA από άλλους οργανισμούς με τους οποίους έρχεται σε επαφή, μπορεί να ενσωματώσει τα καλύτερα όπλα τους: γονίδια που το βοηθούν να αντισταθεί στους παράγοντες που χρησιμοποιούν οι γιατροί για τη θεραπεία.

«Είναι αυτό που ονομάζουμε στο εργαστήριο επαγγελματικό παθογόνο», είπε ο Jon Stokes, ένας από τους ερευνητές και επίκουρος καθηγητής βιοχημείας και βιοϊατρικών επιστημών στο πανεπιστήμιο McMaster του Οντάριο.

Το εν λόγω βακτήριο προκαλεί λοιμώξεις του δέρματος, του αίματος ή του αναπνευστικού, οι οποίες δύσκολα αντιμετωπίζονται.

Δεν είναι καθόλου τυχαίο ότι τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) των ΗΠΑ ανακοίνωσαν το 2019 ότι οι λοιμώξεις από το Acinetobacter baumanii ήταν “ύψιστης ανάγκης” για νέους τύπους αντιβιοτικών ως προς την αντιμετώπισή τους.

Μια πρόσφατη μελέτη ασθενών νοσοκομείων με λοιμώξεις από Actinetobacter baumanii, που ήταν ανθεκτικές ακόμη και στα ισχυρά αντιβιοτικά καρβαπενέμης, διαπίστωσε ότι 1 στους 4 ασθενείς πέθανε μέσα σε ένα μήνα από τη διάγνωσή του.

Οι επιστήμονες των γνωστών και διακεκριμένων πανεπιστημίων χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται έλεγχος φαρμάκων υψηλής απόδοσης για να αναπτύξουν το Acinetobacter baumanii σε εργαστηριακά πιάτα και πέρασαν εβδομάδες εκθέτοντας αυτές τις αποικίες σε περισσότερους από 7.500 παράγοντες: φάρμακα και ενεργά συστατικά φαρμάκων. Βρήκαν 480 ενώσεις που εμπόδιζαν την ανάπτυξη των βακτηρίων.

Έδωσαν αυτές τις πληροφορίες σε έναν υπολογιστή και τις χρησιμοποίησαν για να εκπαιδεύσουν έναν αλγόριθμο ΤΝ.

«Μόλις εκπαιδεύσαμε το ΤΝ μοντέλο μας, αυτό που μπορούσαμε να κάνουμε είναι να αρχίσουμε να του δείχνουμε ολοκαίνουργιες φωτογραφίες χημικών που δεν είχε δει ποτέ. Με βάση αυτά που είχε μάθει κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης, προέβλεπε για εμάς εάν αυτά τα μόρια ήταν αντιβακτηριακά ή όχι», είπε ο Stokes.

Στη συνέχεια, έβαλαν το μοντέλο να εξετάσει περισσότερα από 6.000 μόρια, κάτι που η ΤΝ ήταν σε θέση να κάνει μέσα σε λίγες ώρες, είπε ο ίδιος.

Μετά περιόρισαν την αναζήτηση σε 240 χημικές ουσίες, τις οποίες δοκίμασαν στο εργαστήριο. Οι εργαστηριακές δοκιμές τους βοήθησαν να μειώσουν την λίστα σε εννέα από τους καλύτερους αναστολείς των βακτηρίων Acinetobacter baumanii. Από εκεί, έριξαν μια πιο προσεκτική ματιά στη δομή του καθενός, εξαλείφοντας εκείνα που πίστευαν ότι μπορεί να είναι επικίνδυνα ή να σχετίζονται με γνωστά αντιβιοτικά.

Εν τέλει κατέληξαν σε μία και μόνο ένωση, που ονομάζεται RS102895, η οποία όπως πιστεύει ο Stokes είχε αρχικά αναπτυχθεί ως πιθανή θεραπεία για τον διαβήτη.

Όπως τόνισε ο ερευνητής φαίνεται να λειτουργεί με έναν εντελώς νέο τρόπο, εμποδίζοντας τα συστατικά των βακτηρίων να ταξιδέψουν από το εσωτερικό του κυττάρου στην επιφάνειά του.

«Είναι ένας αρκετά ενδιαφέρον μηχανισμός και δεν παρατηρείται μεταξύ των κλινικών αντιβιοτικών απ’ όσο γνωρίζω», είπε.

Επιπλέον, είπε, το αντιβιοτικό RS102895 (το οποίο οι ερευνητές ονόμασαν abaucin) λειτουργεί μόνο έναντι στο Actinetobacter baumanii.