Veštačka inteligencija dizajnira nove antibiotike
Naučnici širom sveta sve češće se okreću veštačkoj inteligenciji kako bi pronašli rešenja za jedan od najvećih medicinskih izazova današnjice – bakterije otporne na antibiotike. Kako prenosi BBC, istraživački timovi iz SAD-a i Kanade već su uz pomoć AI osmislili potpuno nove potencijalne lekove koji bi mogli da spasu milione života.
Tim sa Instituta za tehnologiju (MIT) iz Masačusetsa stvorio je dva eksperimentalna antibiotika koja su u laboratoriji i na životinjskim modelima pokazala efikasnost protiv gonoreje i za potencijalno smrtonosni MRSA (meticilin-rezistentni Stafilokokus aureus).
Umesto da se oslanjaju samo na postojeće hemikalije, istraživači su upotrebili generativnu veštačku inteligenciju da od nule, atom po atom, konstruiše nove molekule. Njihova studija, objavljena u časopisu Cell, objašnjava da je od 36 miliona jedinjenja (uključujući i ona koja ili ne postoje ili još nisu otkrivena), AI izdvojila one sa najvećim potencijalom, kao i da su prvi rezultati ohrabrujući, prenosi BBC.
Naučnici su obučavali AI tako što su joj dali hemijsku strukturu poznatih jedinjenja uz podatke o tome da li usporavaju rast različitih vrsta bakterija.
AI je, zatim, učila kako na bakterije utiču različite molekulske strukture, izgrađene od atoma kao što su ugljenik, kiseonik, vodonik i azot.
Za dizajn novih antibiotika uz pomoć AI isprobana su dva pristupa. Prvi je identifikovao obećavajuću polaznu tačku pretraživanjem biblioteke od miliona hemijskih fragmenata veličine od osam do 19 atoma, pa je odatle gradio. Drugi je AI dao potpunu slobodu od samog početka.
Sam proces dizajniranja je, takođe, eliminisao sve što je delovalo suviše slično postojećim antibioticima. Pokušao je, takođe, da obezbedi da se „izmišljaju” lekovi i da se filtrira sve što se smatra toksičnim za ljude.
Kada su jednom napravljeni, vodeći dizajni su testirani na bakterijama u laboratoriji i na zaraženim miševima, što je rezultovalo sa dva nova potencijalna leka.
„Uzbuđeni smo, jer uviđamo da generativna veštačka inteligencija može da se koristi za dizajniranje potpuno novih antibiotika,“ rekao je profesor Džejms Kolins sa MIT-a.
On je dodao da „AI može da omogući da osmišljavamo molekule jeftinije i brže, čime se širi naš arsenal i daje nam prednost u borbi sa genima superbakterija”.
Novi antibiotik abaucin
Sličan uspeh zabeležen je i u zajedničkom istraživanju univerziteta MekMaster u Kanadi i američkih partnera, gde je otkriven novi antibiotik nazvan abaucin. AI je za samo sat i po analizirala 6.680 jedinjenja i suzila izbor na nekoliko desetina kandidata. Od njih je devet pokazalo potencijal, a upravo je abaucin izdvojen kao najdelotvorniji protiv bakterije Acinetobacter baumannii, jedne od tri „kritična” patogena koje je Svetska zdravstvena organizacija označila kao najveću globalnu pretnju.
„Ova bakterija je javni neprijatelj broj jedan,” kaže dr Džonatan Stouks sa MekMaster univerziteta.
„Vrlo je česta pojava da bude otporna na gotovo svaki antibiotik.”
Laboratorijski eksperimenti pokazali su da abaucin može uspešno da leči zaražene rane kod miševa i uništava uzorke bakterije dobijene od pacijenata.
Stouks, međutim, upozorava da je ovo tek „početak posla” i procenjuje da će prvi antibiotici dobijeni uz pomoć AI realno moći da se propišu tek oko 2030. godine.
Zanimljivo je da ovaj eksperimentalni lek nema efekta na druge vrste bakterija, već isključivo na A. baumannii. Istraživači smatraju da će takva preciznost otežati razvoj rezistencije i smanjiti nuspojave.
„Ovo otkriće dodatno potvrđuje pretpostavku da AI može značajno da ubrza i proširi potragu za novim antibioticima”, naglašava profesor Kolins.
Zaustavljanje superbakterija
Mnogi antibiotici ubijaju bakterije neselektivno. Istraživači veruju da će preciznost abaucina otežati razvoj rezistencije i dovesti do manje neželjenih efekata.
U principu, AI bi mogla da „pregleda” desetine miliona potencijalnih jedinjenja — nešto što bi bilo nepraktično uraditi ručno.
„AI ubrzava tempo, i u idealnom svetu, smanjuje trošak otkrivanja nove klase antibiotika koji su nam očajnički potrebni”, ističe dr Stouks.
Istraživači su principe otkrivanja antibiotika uz pomoć AI testirali na Ešerihiji koli 2020. godine, a sada su to znanje iskoristili da se fokusiraju na „velike zlikovce”. Planiraju da sledeće prouče Stafilokokus aureus i Pseudomonas eruginosa.
Bivša glavna zdravstvena savetnica britanske vlade, prof. Sejli Dejvis, ocenjuje da je korišćenje veštačke inteligencije u pronalaženju novih efikasnih antibiotika pravi preokret.
„Na pragu smo pobede. Oduševljena sam onim što Stouks i njegov tim rade – to će spasiti živote”, kaže ona.
Prof. Kris Dauson sa Univerziteta u Vorviku kaže da studija pokazuje da je veštačka inteligencija alat za „značajan korak napred za otkrivanje antibiotika i ublažavanje pojavljivanja rezistencije”, ali objašnjava da postoji i ekonomski problem koji utiče na infekcije otporne na lekove — „kako da napravite lekove koji nemaju komercijalnu vrednost?”
Ako bi se izmislio novi antibiotik, idealno bi bilo da ga koristite što je manje moguće kako biste sačuvali njegovu efikasnost, što otežava bilo kome da ostvari profit.
