Νέο αντιβιοτικό που ανακαλύφθηκε με ΤΝ μπορεί να νικήσει ένα επικίνδυνο υπερμικρόβιο

Μιχάλης Θερμόπουλος - ΙΑΤROPEDIA

Tο αντιβιοτικό RS102895 (το οποίο οι ερευνητές ονόμασαν abaucin) λειτουργεί μόνο έναντι στο Actinetobacter baumanii.

Χρησιμοποιώντας Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), ερευνητές υποστηρίζουν ότι βρήκαν ένα νέο αντιβιοτικό, που δρα ενάντια σε ένα ιδιαίτερα απειλητικό βακτήριο ανθεκτικό στα υπάρχοντα φάρμακα.

Όταν δοκίμασαν το αντιβιοτικό στο δέρμα ποντικών που είχαν μολυνθεί πειραματικά με το υπερμικρόβιο, έλεγχε την ανάπτυξη των βακτηρίων, υποδηλώνοντας ότι η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία αντιβιοτικών προσαρμοσμένων για την καταπολέμηση άλλων ανθεκτικών στα φάρμακα παθογόνων.

Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης το αντιβιοτικό έναντι 41 διαφορετικών στελεχών ανθεκτικού στα αντιβιοτικά Acinetobacter baumannii.

Το φάρμακο λειτούργησε απέναντι σε όλα αυτά, αν και θα πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω και να δοκιμαστεί σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους προτού μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε ασθενείς.

Επιπλέον, η νέα χημική ένωση/φάρμακο που προσδιορίστηκε από την ΤΝ λειτούργησε με τρόπο που εμπόδιζε μόνο το προβληματικό παθογόνο. Δεν φαινόταν να σκοτώνει άλλα είδη ωφέλιμων βακτηρίων που ζουν στο έντερο ή στο δέρμα, καθιστώντας το έναν σπάνιο παράγοντα εστιασμένης στόχευσης.

Εάν περισσότερα αντιβιοτικά λειτουργούσαν με τόση ακρίβεια, είπαν οι ερευνητές, θα μπορούσαμε εξαρχής να αποτρέψουμε τα βακτήρια από το να γίνουν ανθεκτικά.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Chemical Biology.

“Είναι απίστευτα πολλά υποσχόμενο”, είπε ο δρ. Cesar de la Fuente, επίκουρος καθηγητής στο Perlman School of Medicine του πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, ο οποίος χρησιμοποιεί επίσης την ΤΝ για να βρει νέες θεραπείες, αλλά δεν συμμετείχε στην εν λόγω έρευνα.

Ο δρ. De la Fuente λέει ότι αυτός ο τύπος προσέγγισης για την εύρεση νέων φαρμάκων είναι ένα αναδυόμενο πεδίο όπου οι ερευνητές πραγματοποιούν δοκιμές από το 2018 περίπου. Μειώνει δραματικά τον χρόνο που απαιτείται για να ταξινομηθούν χιλιάδες πολλά υποσχόμενες ενώσεις.

“Νομίζω ότι η Τεχνητή Νοημοσύνη, όπως είδαμε, μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλούς τομείς και νομίζω ότι η ανακάλυψη φαρμάκων είναι το επόμενο σύνορο”.

Για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές εστίασαν στο βακτήριο Actinetobacter baumanii. Είναι ένα επικίνδυνο βακτήριο που κολλάει σε νοσοκομεία και άλλους χώρους υγειονομικής περίθαλψης, καθώς προσκολλάται σε επιφάνειες όπως πόμολα και πάγκοι. Επειδή είναι σε θέση να “αρπάξει” κομμάτια DNA από άλλους οργανισμούς με τους οποίους έρχεται σε επαφή, μπορεί να ενσωματώσει τα καλύτερα όπλα τους: γονίδια που το βοηθούν να αντισταθεί στους παράγοντες που χρησιμοποιούν οι γιατροί για τη θεραπεία.

“Είναι αυτό που ονομάζουμε στο εργαστήριο επαγγελματικό παθογόνο”, είπε ο Jon Stokes, ένας από τους ερευνητές και επίκουρος καθηγητής βιοχημείας και βιοϊατρικών επιστημών στο πανεπιστήμιο McMaster του Οντάριο.

Αυτό το είδος βακτηρίων προκαλεί λοιμώξεις του δέρματος, του αίματος ή του αναπνευστικού, οι οποίες δύσκολα αντιμετωπίζονται. Τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) των ΗΠΑ ανακοίνωσαν το 2019 ότι οι λοιμώξεις από το Acinetobacter baumanii ήταν “ύψιστης ανάγκης” για νέους τύπους αντιβιοτικών ως προς την αντιμετώπισή τους.

Μια πρόσφατη μελέτη ασθενών νοσοκομείων με λοιμώξεις από Actinetobacter baumanii, που ήταν ανθεκτικές ακόμη και στα ισχυρά αντιβιοτικά καρβαπενέμης, διαπίστωσε ότι 1 στους 4 ασθενείς πέθανε μέσα σε ένα μήνα από τη διάγνωσή του.

Για τη νέα μελέτη, ο Stokes και η εργαστηριακή του ομάδα συνεργάστηκαν με ερευνητές από το Broad Institute στο MIT και το Χάρβαρντ.

Πρώτον, χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται έλεγχος φαρμάκων υψηλής απόδοσης για να αναπτύξουν το Acinetobacter baumanii σε εργαστηριακά πιάτα και πέρασαν εβδομάδες εκθέτοντας αυτές τις αποικίες σε περισσότερους από 7.500 παράγοντες: φάρμακα και ενεργά συστατικά φαρμάκων. Βρήκαν 480 ενώσεις που εμπόδιζαν την ανάπτυξη των βακτηρίων.

Έδωσαν αυτές τις πληροφορίες σε έναν υπολογιστή και τις χρησιμοποίησαν για να εκπαιδεύσουν έναν αλγόριθμο ΤΝ.

“Μόλις εκπαιδεύσαμε το ΤΝ μοντέλο μας, αυτό που μπορούσαμε να κάνουμε είναι να αρχίσουμε να του δείχνουμε ολοκαίνουργιες φωτογραφίες χημικών που δεν είχε δει ποτέ. Με βάση αυτά που είχε μάθει κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης, προέβλεπε για εμάς εάν αυτά τα μόρια ήταν αντιβακτηριακά ή όχι”, είπε ο Stokes.

Στη συνέχεια, έβαλαν το μοντέλο να εξετάσει περισσότερα από 6.000 μόρια, κάτι που η ΤΝ ήταν σε θέση να κάνει μέσα σε λίγες ώρες, είπε ο ίδιος.

Μετά περιόρισαν την αναζήτηση σε 240 χημικές ουσίες, τις οποίες δοκίμασαν στο εργαστήριο. Οι εργαστηριακές δοκιμές τους βοήθησαν να μειώσουν την λίστα σε εννέα από τους καλύτερους αναστολείς των βακτηρίων Acinetobacter baumanii. Από εκεί, έριξαν μια πιο προσεκτική ματιά στη δομή του καθενός, εξαλείφοντας εκείνα που πίστευαν ότι μπορεί να είναι επικίνδυνα ή να σχετίζονται με γνωστά αντιβιοτικά.

Κατέληξαν έτσι σε μία και μόνο ένωση, που ονομάζεται RS102895, η οποία πιστεύει ότι ο Stokes είχε αρχικά αναπτυχθεί ως πιθανή θεραπεία για τον διαβήτη.

Λέει ότι φαίνεται να λειτουργεί με έναν εντελώς νέο τρόπο, εμποδίζοντας τα συστατικά των βακτηρίων να ταξιδέψουν από το εσωτερικό του κυττάρου στην επιφάνειά του.

“Είναι ένας αρκετά ενδιαφέρον μηχανισμός και δεν παρατηρείται μεταξύ των κλινικών αντιβιοτικών απ’ όσο γνωρίζω”, είπε.

Επιπλέον, είπε, το αντιβιοτικό RS102895 (το οποίο οι ερευνητές ονόμασαν abaucin) λειτουργεί μόνο έναντι στο Actinetobacter baumanii.

Ο Stokes λέει ότι τα περισσότερα αντιβιοτικά είναι παράγοντες ευρέος φάσματος, που δρουν ενάντια σε πολλά είδη βακτηρίων. Τα αντιβιοτικά ευρέος φάσματος ασκούν μεγάλη πίεση σε πολλούς τύπους βακτηρίων, με αποτέλεσμα πολλά να εξελίσσονται γρήγορα και να μοιράζονται γονίδια που τα βοηθούν να αντισταθούν στο φάρμακο και να επιβιώσουν.

“Με αυτό το μόριο, επειδή λειτουργεί πολύ εστιασμένα ισχυρά μόνο ενάντια στο Actinetobacter, δεν προκαλεί αυτήν τη γενικευμένη πίεση σε όλα τα βακτήρια, επομένως δεν πρόκειται να εξαπλώσει την αντίσταση σε αυτό τόσο γρήγορα”, είπε.

Πηγή: https://edition.cnn.com