AI avastas uue antibiootikumi, mis teeb superbakterile tuule alla
26. mai 2023, 12:36
Tehisintellekti kasutades on teadlased leidnud uut tüüpi antibiootikumi, mis suudab seljatada ravimresistentseks muutunud baktereid, vahendab CNN.
Kui nad katsetasid antibiootikumi superbakteriga nakatatud hiirte nahal, kontrollis see bakterite kasvu, mis viitab sellele, et meetodit saab kasutada ka teiste ravimresistentsete patogeenidega võitlevate antibiootikumide loomiseks.
Veelgi enam, tehisintellekti tuvastatud ühend töötas viisil, mis tõrjus ainult probleemset patogeeni. Tundub, et see ei tapa paljusid teisi soolestikus või nahal elavaid kasulikke bakterite liike.
Kui rohkem antibiootikume toimiks ainult sihipäraselt hävitamist vajava patogeeni vastu, võiks see teadlaste sõnul vältida bakterite ravimitele resistentseks muutumist.
Uuring avaldati ajakirjas Nature Chemical Biology.
«See on uskumatult paljutõotav,» ütles Pennsylvania ülikooli Perlmani meditsiinikooli dotsent dr Cesar de la Fuente, kes kasutab tehisintellekti uute ravimeetodite leidmiseks, kuid ei olnud seotud uue uuringuga.
De la Fuente ütleb, et seda tüüpi lähenemisviis uute ravimite leidmisel on esilekerkiv valdkond, mida teadlased on katsetanud umbes 2018. aastast. See lühendab oluliselt aega, mis kulub tuhandete paljulubavate ühendite läbi vaatamiseks.
«Ma arvan, et tehisaru, nagu oleme näinud, saab edukalt rakendada paljudes valdkondades ja ma arvan, et ravimite avastamine on omamoodi järgmine piir.»
Uuringus keskendusid teadlased bakteritele Actinetobacter baumanii. See levib haiglates ja muudes tervishoiuasutustes, pesitsedes sellistel pindadel nagu ukselingid ja letid. Kuna see suudab haarata DNA tükke teistelt organismidelt, millega kokku puutub, võib see kasutada nende parimaid relvi: geene, mis aitavad neil vastu seista ainetele, mida arstid raviks kasutavad.
«Kutsume seda laboris professionaalseks patogeeniks,» ütles Ontario Hamilton McMasteri ülikooli biomeditsiiniteaduste dotsent Jon Stokes.
See liik põhjustab raskesti ravitavaid naha-, vere- või hingamisteede infektsioone. USA haiguste kontrolli ja tõrje keskus teatas 2019. aastal, et Acinetobacter baumanii infektsioonide raviks on enim vaja uut tüüpi antibiootikume.
Hiljutine uuring Actinetobacter baumanii infektsiooniga haiglapatsientide kohta, kes olid resistentsed isegi võimsate karbapeneemantibiootikumide suhtes, näitas, et iga neljas patsient suri kuu jooksul pärast diagnoosimist.
Uue uuringu jaoks kasvatati laboris Acinetobacter baumanii kolooniaid, mil lasti kokku puutuda enam kui 7500 ainega: ravimite ja ravimite toimeainetega. Teadlased leidsid 480 ühendit, mis blokeerisid bakterite kasvu.
Nad sisestasid selle teabe arvutisse ja kasutasid seda algoritmi treenimiseks.
«Kui oleme oma mudeli koolitanud, võiksime hakata sellele mudelile näitama uhiuusi pilte kemikaalidest, mida ta polnud kunagi näinud, eks? Ja selle põhjal, mida see koolituse käigus õppis, prognoosiks see meile, kas need molekulid olid antibakteriaalsed või mitte, »ütles Stokes.
Mõne tunni jooksul tegi AI üle 6000 molekuli mudeli.
Teadurid piirasid otsingut 240 kemikaalini, mida nad testisid laboris. Laboratoorsed testid aitasid neil nimekirja lühendada üheksa parima bakterite tõkestini. Igaühe struktuuri uuriti lähemalt, kõrvaldades need, mis nende arvates võivad olla ohtlikud või teadaolevate antibiootikumidega seotud.
Neile jäi silma üks ühend nimega RS102895, mis Stokesi sõnul töötati algselt välja diabeedi võimaliku ravivahendina.
Ta ütleb, et see näib töötavat täiesti uuel viisil, takistades bakterikomponentide liikumist raku seest selle pinnale.
«See on üsna huvitav mehhanism, mida minu teada kliiniliselt kasutatud antibiootikumide hulgas ei ole täheldatud,» ütles ta.
Veelgi enam, ta ütles, et RS102895 – mille teadlased nimetasid ümber abautsiiniks – toimib ainult Actinetobacter baumanii puhul.
Stokes ütleb, et enamik antibiootikume on laia toimespektriga ained, mis toimivad paljude bakteriliikide vastu. Laia toimespektriga antibiootikumid avaldavad paljudele bakteritüüpidele suurt selektsioonisurvet, pannes paljud kiiresti arenema ja jagama geene, mis aitavad neil ravimile vastu seista ja ellu jääda.
«Selle molekuliga, kuna see toimib väga hästi ainult Actinetobacteri vastu, ei avalda see universaalset selektiivset survet, nii et see ei tekita resistentsust nii kiiresti,» ütles ta.