Czy zastanawialiście się kiedyś, co by było, gdyby nagle przestały działać antybiotyki, które znamy? To realne zagrożenie, z którym naukowcy na całym świecie walczą już od dłuższego czasu. Okazuje się, że pomoc przychodzi z niespodziewanej strony – sztucznej inteligencji. Po ponad 60 latach od ostatniego odkrycia, udało się znaleźć nową klasę antybiotyków, a wszystko to dzięki zaawansowanym algorytmom. Jak to możliwe? Zapraszam do dalszej części artykułu, gdzie wyjaśniam, jak sztuczna inteligencja może zmienić oblicze współczesnej medycyny.
Sztuczna inteligencja jako nowy gracz w poszukiwaniach antybiotyków
Sztuczna inteligencja (AI) odgrywa coraz ważniejszą rolę w różnych dziedzinach naszego życia, a teraz okazuje się, że może być również kluczem do przełomu w poszukiwaniu nowych antybiotyków. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) wykorzystali zaawansowane modele uczenia maszynowego, aby przeszukać ogromne bazy danych w poszukiwaniu substancji, które mogłyby skutecznie walczyć z bakteriami, takimi jak MRSA – oporny na leczenie szczep Staphylococcus aureus powodujący poważne zakażenia.
Uczenie maszynowe w medycynie to nie tylko przyszłościowa koncepcja, to rzeczywistość, która już teraz przynosi wymierne korzyści. Zespół badawczy pod kierunkiem profesora Jamesa Collinsa opracował model sztucznej inteligencji, który nie tylko przewiduje aktywność nowych związków chemicznych, ale również ocenia ich toksyczność. To oznacza, że możemy szybciej i skuteczniej znajdować potencjalne leki, które będą bezpieczne dla ludzi.
Rozwój nowych antybiotyków jest niezwykle trudny i czasochłonny. Tradycyjne metody wymagają lat badań i testów, a mimo to często kończą się niepowodzeniem. Dzięki AI, proces ten może zostać znacznie przyspieszony. To ogromna nadzieja dla milionów ludzi na całym świecie, którzy co roku zmagają się z infekcjami wywołanymi przez bakterie oporne na antybiotyki.
Proces odkrywania nowych antybiotyków z pomocą AI
W poszukiwaniu nowych antybiotyków, badacze z MIT przeprowadzili szeroko zakrojone analizy, przeglądając około 39 000 związków pod kątem ich aktywności przeciwbakteryjnej wobec MRSA. Po wstępnym wyselekcjonowaniu potencjalnych kandydatów, informacje o ich strukturze chemicznej zostały wprowadzone do modelu uczenia maszynowego, który na podstawie zgromadzonych danych dokonał dalszej selekcji.
Zrozumienie, jak działają modele uczenia maszynowego, było kluczem do sukcesu tego projektu. Badacze musieli przeprowadzić serię skomplikowanych obliczeń, aby upewnić się, że ich model jest w stanie efektywnie przewidywać właściwości nowych substancji. Ale praca nad AI to nie tylko same obliczenia – to także kreatywność w analizowaniu danych i dążenie do zrozumienia procesów biologicznych na poziomie molekularnym.
W ramach badań wykorzystano nie jeden, ale aż trzy dodatkowe modele uczenia maszynowego, które oceniały toksyczność związków na różne typy ludzkich komórek. Integracja tych prognoz toksyczności z wcześniej ustaloną aktywnością przeciwbakteryjną pozwoliła wyselekcjonować te związki, które mogą zwalczać mikroby, minimalizując przy tym szkodliwe skutki dla organizmu.
Praktyczne zastosowanie odkrycia w walce z MRSA
Po teoretycznych analizach przyszedł czas na praktyczne testy. Zespół badawczy przeprowadził testy laboratoryjne na około 280 związkach, które wcześniej zostały wyselekcjonowane przez modele AI. Wyniki były obiecujące – zidentyfikowano dwóch kandydatów na antybiotyki, które następnie zostały poddane eksperymentom na myszach.
W eksperymentach, jedna grupa myszy została zakażona MRSA na skórze, a druga systemowo, co oznacza rozprzestrzenienie się infekcji w całym organizmie. Każdy z testowanych związków zredukował populację MRSA dziesięciokrotnie, co jest wynikiem, który daje nadzieję na skuteczne leczenie infekcji wywołanych przez tego opornego na antybiotyki patogena.
Pomyślny rozwój tych nowych antybiotyków może oznaczać ogromny postęp w walce z opornością na antybiotyki. W Unii Europejskiej rocznie odnotowuje się ponad 150 000 zakażeń MRSA, a prawie 35 000 osób umiera z powodu infekcji opornych na leczenie. Nowe antybiotyki mogą więc uratować tysiące ludzkich żyć.
