Kalejdoskop
Od wielu lat medycyna próbuje sobie radzić z narastającym i coraz bardziej skomplikowanym problemem. Antybiotyki, tak skuteczne w walce z przeróżnymi chorobami, przestają przynosić spodziewane rezultaty lecznicze, ponieważ bakterie, które medykamenty te mają niszczyć, wykształciły znaczny stopień odporności. Niektóre z nich są dziś nazywane superbugs, ponieważ nie daje się ich w żaden sposób zwalczać...
Krytyczne zagrożenie
Zarażenie się takim superbug może mieć fatalne konsekwencje, ponieważ lekarze często są po prostu bezradni w obliczu choroby. Szacuje się, że ponad milion osób rocznie umiera z powodu infekcji odpornych na leczenie antybiotykami. Jeszcze do niedawna nie było większych szans na znalezienie zupełnie nowych antybiotyków, które mogłyby skutecznie ruszyć do akcji. Dziś jednak sytuacja wygląda nieco inaczej, głównie za sprawą mechanizmów tzw. sztucznej inteligencji (AI).
Opinie na temat rozwoju AI są ostatnio mocno zróżnicowane i niemal codziennie pojawiają się nowe kontrowersje na ten temat. Jednak sztuczna inteligencja w medycynie może okazać się zbawienna. Dowodzą tego najnowsze eksperymenty przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, w wyniku których naukowcy wyodrębnili zupełnie nowy antybiotyk, mogący niszczyć śmiercionośne superbakterie.
Naukowcy skupili się na jednym z najbardziej problematycznych gatunków bakterii – Acinetobacter baumannii – który może infekować rany i powodować zapalenie płuc. Nie jest to bakcyl, o którym jest na co dzień głośno, ale Światowa Organizacja Zdrowia uważa, że bakteria ta stanowi krytyczne zagrożenie. Jest tak dlatego, że jest ona niemal całkowicie odporna na dostępne obecnie antybiotyki, a w szpitalach i domach opieki może przetrwać na meblach i sprzęcie medycznym przez wiele dni. Warto dodać, że zakażenia w szpitalach są od pewnego czasu dość częstym zjawiskiem, z którym walka jest niezwykle trudna.
Dr Jonathan Stokes z McMaster University opisuje Acinetobacter baumannii jako „wroga publicznego numer jeden”, ponieważ jest on odporny na prawie każdy lek. W związku z tym badacze postanowili, że to właśnie ta bakteria będzie przedmiotem ich dociekań. By znaleźć nowy antybiotyk, naukowcy musieli najpierw „wyszkolić” sztuczną inteligencję. Wzięli pod uwagę tysiące leków, których dokładna struktura chemiczna była im znana, i przetestowali je na Acinetobacter baumannii, by zobaczyć, który może go spowolnić lub zabić. Uzyskane w ten sposób dane wprowadzili do komputerowego programu AI.
Co to jest program AI? W zasadzie jest on podobny do dowolnej innej aplikacji działającej na komputerach, ale z jedną zasadniczą różnicą. Program taki jest w stanie przetwarzać w bardzo krótkim czasie ogromne ilości danych i poddawać te dane inteligentnej analizie, prowadzącej do konkretnych wniosków. W tym akurat przypadku sztuczna inteligencja pomogła zawęzić listę kilku tysięcy potencjalnych substancji chemicznych do garstki, którą można było przetestować w laboratorium.
Komputer miał do czynienia z 6680 związkami, z których wyłonił w ciągu zaledwie 90 minut listę 240. Następnie naukowcy przetestowali 240 związków w laboratorium i znaleźli dziewięć potencjalnych antybiotyków. Ten sam proces bez zastosowania AI mógłby trwać latami, a może nawet byłby w ogóle niemożliwy do przeprowadzenia.
Eksperymentalny antybiotyk
W rezultacie badacze wyróżnili nowy, eksperymentalny antybiotyk o nazwie abaucyna, który przed praktycznym użyciem będzie wymagał wielu dalszych testów. Wstępne eksperymenty laboratoryjne wykazały, że może leczyć zainfekowane rany u myszy i zabijać próbki A. baumannii pobrane od pacjentów. Stokes ostrzega jednak, że dopiero teraz zacznie się właściwa praca naukowa. Kolejnym krokiem będzie udoskonalenie leku w laboratorium, a następnie przeprowadzenie badań klinicznych. Oczekuje się, że pierwsze antybiotyki stworzone dzięki AI mogą pojawić się za mniej więcej pięć lat.
Co ciekawe, ten eksperymentalny antybiotyk nie ma wpływu na inne gatunki bakterii i działa tylko na A. baumannii. Jest to dość istotne, ponieważ sugeruje, że w przyszłości możliwe będzie przy pomocy sztucznej inteligencji tworzenie leków, które mają bardzo specyficzne działanie i nie mogą być stosowane w taki sam sposób jak na przykład penicylina. Wiele antybiotyków zabija bakterie bez wyjątku, czyli wszystkie, na które natrafi. Naukowcy są przekonani, że precyzja działania abaucyny utrudni pojawienie się w przyszłości lekooporności i może prowadzić do mniejszej liczby skutków ubocznych.
Naukowcy po raz pierwszy przetestowali zasady wspomaganego przez sztuczną inteligencję odkrywania antybiotyków w 2020 roku, ale tym razem wykorzystali tę wiedzę znacznie szerzej. W następnej kolejności planują przyjrzeć się bakteriom Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa. Oba bakcyle są niezwykle groźne i na razie niemal niemożliwe do zwalczenia. Ta pierwsza to gronkowiec złocisty, którym zakażenie może prowadzić do wymiotów, biegunki, spadku ciśnienia krwi i śmierci. Nosicielami bakcyla jest często personel szpitalny. Ta druga to tzw. pałeczka ropy błękitnej, żyjąca głównie w glebie i wodzie oraz na powierzchni roślin. To bakcyl dość oportunistyczny, wywołujący zakażenia tylko u osób z obniżoną odpornością. Niestety bakteria ta też często atakuje szpitale.
– Znalezienie nowego antybiotyku potwierdza założenie, że sztuczna inteligencja może znacznie przyspieszyć i rozszerzyć nasze poszukiwania nowych leków – powiedział prof. James Collins z Massachusetts Institute of Technology. – Jestem podekscytowany tym, że te wyniki pokazują, iż możemy wykorzystać AI do zwalczania problematycznych patogenów. Naukowcy mają nadzieję, że wypracowane dotychczas metody mogą zostać jeszcze znacznie ulepszone i użyte do identyfikacji wielu nowych medykamentów.
Andrzej Malak
