Polska sztuczna inteligencja wymyśliła nowe antybiotyki

Zespół prof. Ewy Szczurek z Uniwersytetu Warszawskiego z pomocą sztucznej inteligencji opracował nowe peptydy o obiecującym działaniu przeciwbakteryjnym. W trakcie prac badacze wykorzystali własne, nowatorskie rozwiązania z obszaru SI.

.Na łamach pisma „Nature Communications” grupa naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego opisała nowego typu model sztucznej inteligencji, który zaproponował obiecujące substancje o działaniu przeciwbakteryjnym. Jak zwracają uwagę badacze, coraz szersza lekooporność bakterii stwarza na całym świecie rosnące zagrożenie. Niektórzy eksperci obawiają się nawet, że niedługo ludzkość stanie się wobec bakterii bezbronna. Jedną z klas substancji, które mogą pomóc, są peptydy – wytwarzane przez organizmy żywe cząsteczki podobne do białek. Niektóre mają za zadanie właśnie niszczenie drobnoustrojów.

Sztuczna inteligencja i peptydy

.Cząsteczki te mają przy tym kolosalną zaletę, mianowicie bakterie szczególnie wolno się na nie uodparniają. Niestety, jak podkreślają naukowcy z UW, nie udało się jeszcze odkryć peptydu, który by działał skuteczniej niż obecnie stosowane antybiotyki.

Zespół kierowany przez prof. Ewę Szczurek z Wydziału Matematyki, Mechaniki i Informatyki UW, podszedł jednak do tego wyzwania w niekonwencjonalny sposób, bo z pomocą sztucznej inteligencji. Co więcej, naukowcy wykorzystali własne, nowatorskie inteligentne algorytmy. System nazwany HydrAMP wygenerował nieznane wcześniej sekwencje peptydów o silnym działaniu przeciwbakteryjnym. Mowa o sekwencjach, ponieważ peptydy składają się z kolejno ułożonych mniejszych cząsteczek – aminokwasów. Komputer wygenerował nowe ciągi aminokwasów po tym, jak podano mu wiedzę o już istniejących.

„Ponieważ dysponujemy wystarczająco dużą liczbą takich sekwencji, możemy nauczyć nasz model odróżniać losowe napisy od sekwencji kodujących peptydy. Mamy także dane dotyczące aktywności znanych peptydów. I tego także model może się nauczyć” – wyjaśnia Paulina Szymczak, doktorantka Międzydziedzinowej Szkoły Doktorskiej i pierwsza autorka artykułu, cytowana na stronie internetowej UW.

Obiecujące wyniki nowych peptydów

.Zespół z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego kierowany przez prof. Wojciecha Kamysza zsyntetyzował zaproponowane przez komputer peptydy i przetestował je na bakteriach oraz czerwonych krwinkach, aby sprawdzić bezpieczeństwo. Wynik jest obiecujący.

„Odkryliśmy piętnaście zupełnie nowych, aktywnych peptydów. Między nimi znajduje się peptyd o nazwie Varsavian, który wykazuje bardzo obiecujące działanie przeciwko niebezpiecznym bakteriom, takim jak metycylinooporny gronkowiec złocisty” – informuje cytowana przez UW prof. Ewa Szczurek.

Ulepszone stare peptydy

.Co więcej, opracowana przez jej zespół SI potrafi poprawiać peptydy już wcześniej znane. W ten sposób z pewnego zupełnie niedziałającego na bakterie peptydu powstał taki, który na bakterie silnie oddziałuje, a jednocześnie powinien być bezpieczny dla organizmu człowieka. Naukowcy zwracają uwagę, że opracowali pierwszy model, który potrafi w taki sposób modyfikować znane peptydy. Odkryte cząsteczki zostały już zgłoszone do Urzędu Patentowego i mają szansę trafić do badań klinicznych poszukujących nowych leków.

Era postantybiotykowa?

.Na temat zagrożenia uodpornienia się bakterii na obecne antybiotyki na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze Bartosz KABAŁA w tekście „Era postantybiotykowa – co nas czeka?„.

„W kwietniu tego roku w USA pojawiły się doniesienia o odkryciu w badaniu moczu pacjentki bakterii E. coli opornych na najsilniejsze antybiotyki, tzw. „last resort”. Wciąż pojawiają się kolejne informacje (szczególnie często z krajów rozwijających się: Indii, Brazylii, również z RPA i Chin) o pojawieniu się szczepów opornych na antybiotyki z grupy „last resort”. Teraz bakterie oporne na najsilniejsze antybiotyki pojawiają się też w krajach rozwiniętych, co jest bardzo złym prognostykiem”.

„Powód coraz większej oporności bakterii na antybiotyki jest dość prozaiczny. W całej populacji bakterii istnieją osobniki o różnym stopniu oporności na działanie antybiotyków. Ta nie jest cechą zero-jedynkową (jest albo jej nie ma). Dobrym przedstawieniem mechanizmu powstawania groźnych i opornych na antybiotyki szczepów bakterii jest poniższa grafika. Selekcją nazywa się tu podanie antybiotyku, po którym populacja bakterii wyraźnie się zmniejszyła, jednak pozostałe osobniki są wysoce oporne i to one poprzez podziały komórkowe odbudują populację. Zakładając, że wyższa dawka leku (przyjęcie pełnej kuracji) pozwoliłaby wyeliminować również bardziej oporne bakterie, antybiotyk nie musiałby być czynnikiem selekcyjnym. Jest to oczywiście dość uproszczone wyjaśnienie zjawiska, które jak to zwykle bywa w przyrodzie, zależy od wielu czynników i ma dość skomplikowany przebieg. Jednym z istotniejszych elementów całego procesu jest mała, kolista cząsteczka DNA, zwana plazmidem, która może być przekazywana pomiędzy bakteriami jednego gatunku, jak również międzygatunkowo. To właśnie w plazmidzie mogą być zawarte geny oporności antybiotykowej” – pisze Bartosz KABAŁA.

PAP/WszystkoCoNajważniejsze/MJ