Antibiotiká zachránili za necelé storočie viac ako miliardu životov. Len penicilín podľa odhadov zabránil úmrtiu 80 až 200 miliónov ľudí.

Žiaľ, tento nástroj medicíny stráca účinnosť. Jeho nadmerné používanie urýchlilo vývoj baktérií, ktoré začali priamo pred našimi očami získavať odolnosť proti bežne používaným antibiotikám. Podľa niektorých vedcov hrozilo, že infekcie, ktoré spôsobia takéto rezistentné baktérie, do roku 2050 zabijú 10 miliónov ľudí.

Toto ľudia nedokážu

Odborníci preto hľadali nové, účinnejšie antibiotiká. Lenže ich vývoj stojí veľa času a peňazí. Navyše už desaťročia prešľapuje na mieste. „Vedci vo svojich výskumoch narážali stále na tie isté molekuly,“hovorí bioinžinier James Collins. „Lenže potrebujeme nové chemické látky, ktoré majú odlišné mechanizmy účinku.“

Collins sa preto s kolegami z Massachusettskej technickej univerzity rozhodol do medicínskych pretekov v zbrojení zapojiť nového spojenca. Umelú inteligenciu. Jej veľká výhoda je, že v priebehu pár dní „preklepne“ milióny molekúl, z ktorých určí najvhodnejšie na laboratórne testovanie.

JAMES COLLINS Podľa vedca by umelá inteligencia mohla pomôcť aj pri výskume ďalších liekov.
JAMES COLLINS Podľa vedca by umelá inteligencia mohla pomôcť aj pri výskume ďalších liekov.
Zdroj: ARCHÍV

Učenlivejšia, než čakali

Výskumníci najprv naučili neurálnu sieť, čiže algoritmus umelej inteligencie inšpirovaný štruktúrou ľudského mozgu, ako identifikovať účinné látky. Umelá inteligencia ich odpozorovala na vzorke 2 335 prírodných alebo syntetických molekúl, pri ktorých sa zistila antibakteriálna aktivita na baktérie E. coli. Neurálna sieť dokonca rozpoznala molekulárne funkcie a mechanizmy účinnosti, vedcom doposiaľ neznáme.

Po tomto tréningu umelá inteligencia pracovala s viac ako šesťtisíc molekulami, u ktorých sa predpokladal antibakteriálny účinok. Vybrala sto potenciálne najúčinnejších kandidátov, ktorých následne výskumníci otestovali. Jedna z látok, vedcami nazvaná hialicín, sa pôvodne skúmala ako nádejný liek na cukrovku. Analýza umelej inteligencie však odhalila jej pravú tvár. Ako sa neskôr ukázalo v laboratóriu, ničila všetky testované baktérie. Dokonca aj tie, ktoré sme doposiaľ považovali za rezistentné proti všetkým známym antibiotikám.

PREPOJENIA Inšpiráciou umelej inteligencie, ktorá našla jedno z najúčinnejších známych liečiv, boli prepojenia mozgových buniek.
PREPOJENIA Inšpiráciou umelej inteligencie, ktorá našla jedno z najúčinnejších známych liečiv, boli prepojenia mozgových buniek.
Zdroj: PROFIMEDIA

Vzhľadom na unikátny mechanizmus účinku (narušovanie funkcie bunkových membrán) si baktérie v sledovanom období 30 dní nevyvinuli na hialicín žiadnu rezistenciu. Pri iných laboratórnych testoch antibiotík pritom 30 dní postačí aj na 200-násobné zvýšenie odolnosti mikróbov proti danému liečivu.

Postup aj pre iné choroby

„Chceli sme vyvinúť platformu, ktorá nám umožní využiť silu umelej inteligencie na odštartovanie novej éry objavovania antibiotík,“hovorí James Collins. „Náš prístup odhalil túto úžasnú molekulu, ktorá je jednoznačne jedným z najsilnejších antibiotík, aké sme kedy objavili.“

BAKTÉRIE E. COLI Pomohli s tréningom umelej inteligencie.
BAKTÉRIE E. COLI Pomohli s tréningom umelej inteligencie.
Zdroj: NIAID

Výskumník dodáva, že s kolegami sa v súčasnosti snaží urýchliť začiatok klinického testovania hialicínu, aby sa látka v dohľadnom čase dostala na trh. Čo je dôležité, podotýka vedec, nový postup možno využiť aj pri hľadaní iných typov liekov, ako sú lieky na rakovinu alebo neurodegeneratívne ochorenia.