Objev nového antibiotika zabíjejícího superbakterie pomocí AI

Umělá inteligence pomohla zúžit počet tisíců potenciálních chemických látek na několik málo, které bylo možné testovat v laboratoři.

Výsledkem bylo účinné experimentální antibiotikum abaucin, které bude třeba před použitím dále testovat. Výzkumníci z Kanady a USA tvrdí, že umělá inteligence může masivně urychlit objevování nových léků.

Je to nejnovější příklad toho, jak mohou nástroje umělé inteligence znamenat převrat ve vědě a medicíně.

Zastavení superbakterií

Antibiotika ničí bakterie. Již desítky let však chybí nové léky a bakterie se léčí stále obtížněji, protože se u nich vyvíjí rezistence vůči těm, které máme k dispozici.

Odhaduje se, že na infekce, které odolávají léčbě antibiotiky, zemře ročně více než milion lidí. Výzkumníci se zaměřili na jeden z nejproblematičtějších druhů bakterií – Acinetobacter baumannii, který může infikovat rány a způsobovat zápal plic.

Možná jste o ní neslyšeli, ale je to jedna ze tří superbakterií, které Světová zdravotnická organizace označila za „kritickou“ hrozbu.

Často se dokáže zbavit i několika antibiotik a je problémem v nemocnicích a pečovatelských domech, kde může přežívat na povrchu a zdravotnickém vybavení. Dr. Jonathan Stokes z McMasterovy univerzity popisuje tento bacil jako „veřejného nepřítele číslo jedna“, protože se „opravdu běžně“ vyskytují případy, kdy je „rezistentní vůči téměř všem antibiotikům“.

Umělá inteligence

Aby vědci našli nové antibiotikum, museli nejprve umělou inteligenci vycvičit. Vzali tisíce léků, u nichž byla známa přesná chemická struktura, a ručně je testovali na Acinetobacter baumannii, aby zjistili, které z nich ho dokážou zpomalit nebo zabít.

Tyto informace byly vloženy do umělé inteligence, aby se mohla naučit chemické vlastnosti léků, které by mohly napadnout problematickou bakterii. Umělá inteligence byla poté vypuštěna na seznam 6 680 sloučenin, jejichž účinnost nebyla známa. Výsledky – publikované v časopise Nature Chemical Biology – ukázaly, že umělé inteligenci trvalo hodinu a půl, než vytvořila užší seznam.

Vědci jich v laboratoři otestovali 240 a našli devět potenciálních antibiotik. Jedním z nich bylo neuvěřitelně účinné antibiotikum abaucin.

Laboratorní pokusy ukázaly, že dokáže léčit infikované rány u myší a že je schopen zabíjet vzorky A. baumannii od pacientů.

Dr. Stokes mi však řekl: „Teprve teď začíná práce.“

Dalším krokem je zdokonalení léku v laboratoři a následné provedení klinických zkoušek. Očekává, že první antibiotika s umělou inteligencí by mohla být k dispozici až do roku 2030, než je bude možné předepisovat.

Zajímavé je, že toto experimentální antibiotikum nemělo žádný účinek na jiné druhy bakterií a působí pouze na A. baumannii.

Mnohá antibiotika zabíjejí bakterie bez rozdílu. Vědci se domnívají, že přesnost abaucinu ztíží vznik rezistence vůči lékům a může vést ke snížení vedlejších účinků.

Umělá inteligence by v zásadě mohla prověřit desítky milionů potenciálních sloučenin, což by bylo nepraktické provést ručně.

„Umělá inteligence zvyšuje rychlost a v ideálním světě snižuje náklady, s nimiž můžeme objevit nové třídy antibiotik, které zoufale potřebujeme,“ řekl mi doktor Stokes.

Vědci testovali principy objevování antibiotik s pomocí umělé inteligence na bakterii E. coli v roce 2020, ale nyní se na základě těchto poznatků zaměřili na velké zákeřné bakterie. Příště se plánují zaměřit na Staphylococcus aureus a Pseudomonas aeruginosa.

„Toto zjištění dále podporuje předpoklad, že umělá inteligence může výrazně urychlit a rozšířit naše hledání nových antibiotik,“ uvedl profesor James Collins z Massachusettského technologického institutu.

Dodal: „Jsem nadšený, že tato práce ukazuje, že můžeme využít umělou inteligenci v boji proti problematickým patogenům, jako je A. baumannii.“

Profesorka Dame Sally Daviesová, bývalá hlavní lékařka Anglie a vládní vyslankyně pro antimikrobiální rezistenci, řekla v pořadu The World Tonight na stanici Radio 4: „Máme vyhráno.“

Řekla, že myšlenka využití umělé inteligence je „velkou změnou hry, jsem nadšená, že vidím práci, kterou dělá (Dr. Stokes), zachrání to životy“.

Umělá inteligence pomohla zúžit počet tisíců potenciálních chemických látek na několik málo, které bylo možné testovat v laboratoři.Výsledkem bylo účinné experimentální antibiotikum abaucin, které bude třeba před použitím dále testovat. Výzkumníci z Kanady a USA tvrdí, že umělá inteligence může masivně urychlit objevování nových léků.Je to nejnovější příklad toho, jak mohou nástroje umělé inteligence znamenat převrat ve vědě a medicíně.Antibiotika ničí bakterie. Již desítky let však chybí nové léky a bakterie se léčí stále obtížněji, protože se u nich vyvíjí rezistence vůči těm, které máme k dispozici.Odhaduje se, že na infekce, které odolávají léčbě antibiotiky, zemře ročně více než milion lidí. Výzkumníci se zaměřili na jeden z nejproblematičtějších druhů bakterií – Acinetobacter baumannii, který může infikovat rány a způsobovat zápal plic.Možná jste o ní neslyšeli, ale je to jedna ze tří superbakterií, které Světová zdravotnická organizace označila za „kritickou“ hrozbu.Často se dokáže zbavit i několika antibiotik a je problémem v nemocnicích a pečovatelských domech, kde může přežívat na povrchu a zdravotnickém vybavení. Dr. Jonathan Stokes z McMasterovy univerzity popisuje tento bacil jako „veřejného nepřítele číslo jedna“, protože se „opravdu běžně“ vyskytují případy, kdy je „rezistentní vůči téměř všem antibiotikům“.Aby vědci našli nové antibiotikum, museli nejprve umělou inteligenci vycvičit. Vzali tisíce léků, u nichž byla známa přesná chemická struktura, a ručně je testovali na Acinetobacter baumannii, aby zjistili, které z nich ho dokážou zpomalit nebo zabít.Tyto informace byly vloženy do umělé inteligence, aby se mohla naučit chemické vlastnosti léků, které by mohly napadnout problematickou bakterii. Umělá inteligence byla poté vypuštěna na seznam 6 680 sloučenin, jejichž účinnost nebyla známa. Výsledky – publikované v časopise Nature Chemical Biology – ukázaly, že umělé inteligenci trvalo hodinu a půl, než vytvořila užší seznam.Vědci jich v laboratoři otestovali 240 a našli devět potenciálních antibiotik. Jedním z nich bylo neuvěřitelně účinné antibiotikum abaucin.Laboratorní pokusy ukázaly, že dokáže léčit infikované rány u myší a že je schopen zabíjet vzorky A. baumannii od pacientů.Dr. Stokes mi však řekl: „Teprve teď začíná práce.“Dalším krokem je zdokonalení léku v laboratoři a následné provedení klinických zkoušek. Očekává, že první antibiotika s umělou inteligencí by mohla být k dispozici až do roku 2030, než je bude možné předepisovat.Zajímavé je, že toto experimentální antibiotikum nemělo žádný účinek na jiné druhy bakterií a působí pouze na A. baumannii.Mnohá antibiotika zabíjejí bakterie bez rozdílu. Vědci se domnívají, že přesnost abaucinu ztíží vznik rezistence vůči lékům a může vést ke snížení vedlejších účinků.Umělá inteligence by v zásadě mohla prověřit desítky milionů potenciálních sloučenin, což by bylo nepraktické provést ručně.„Umělá inteligence zvyšuje rychlost a v ideálním světě snižuje náklady, s nimiž můžeme objevit nové třídy antibiotik, které zoufale potřebujeme,“ řekl mi doktor Stokes.Vědci testovali principy objevování antibiotik s pomocí umělé inteligence na bakterii E. coli v roce 2020, ale nyní se na základě těchto poznatků zaměřili na velké zákeřné bakterie. Příště se plánují zaměřit na Staphylococcus aureus a Pseudomonas aeruginosa.„Toto zjištění dále podporuje předpoklad, že umělá inteligence může výrazně urychlit a rozšířit naše hledání nových antibiotik,“ uvedl profesor James Collins z Massachusettského technologického institutu.Dodal: „Jsem nadšený, že tato práce ukazuje, že můžeme využít umělou inteligenci v boji proti problematickým patogenům, jako je A. baumannii.“Profesorka Dame Sally Daviesová, bývalá hlavní lékařka Anglie a vládní vyslankyně pro antimikrobiální rezistenci, řekla v pořadu The World Tonight na stanici Radio 4: „Máme vyhráno.“Řekla, že myšlenka využití umělé inteligence je „velkou změnou hry, jsem nadšená, že vidím práci, kterou dělá , zachrání to životy“.