Sztuczna inteligencja znalazła nowy antybiotyk na rzeżączkę. Przetestowano go na „pochwie na chipie”
Rzeżączka coraz częściej wymyka się lekom. Naukowcy z pomocą AI przejrzeli miliony związków i znaleźli kandydata, który zadziałał na miniaturowym modelu ludzkiej tkanki.
pl.
👁 138 przeczytań
- Sztuczna inteligencja przeanalizowała około 6 milionów związków chemicznych i wskazała kandydata na antybiotyk przeciw rzeżączce o nazwie MP20.
- MP20 w testach na modelu pochwy na chipie działał tak samo skutecznie jak ceftriakson - po obu terapiach nie wykryto żadnych bakterii.
- Oporność na ceftriakson, czyli obecny standard leczenia rzeżączki, sięga już 27 proc. przypadków w Hanoi w Wietnamie.
„Istnieje pilna potrzeba zmierzenia się z opornością na antybiotyki w rzeżączce, a odkrywanie nowych antybiotyków to jedna z kluczowych strategii” - mówi dr Jeffrey Klausner z University of Southern California. Z pomocą sztucznej inteligencji naukowcy znaleźli właśnie obiecującego kandydata i sprawdzili go na nietypowym modelu: „pochwie na chipie”.
Bakteria, która ucieka lekom
Rzeżączkę wywołuje bakteria Neisseria gonorrhoeae. Co roku w samych Stanach Zjednoczonych zakaża się ponad pół miliona osób. Choroba powoduje ból i wydzielinę, a nieleczona może prowadzić do bezpłodności, poronień czy ślepoty u noworodków.
Problem w tym, że bakteria zbiera mutacje odporne na kolejne leki. Standardem pozostaje ceftriakson, ale oporność na niego rośnie globalnie. W USA dotyczy na razie 0,1 proc. przypadków. W niektórych prowincjach Chin sięga 10 proc., a w Hanoi w Wietnamie aż 27 proc.
Sześć milionów związków pod lupą algorytmu
Klasyczne poszukiwanie nowych antybiotyków polega na przesiewaniu ogromnych bibliotek związków chemicznych. To powolne i nie nadąża za tempem pojawiania się opornych szczepów. Dlatego zespół opisany w badaniu opublikowanym w Science Translational Medicine sięgnął po sztuczną inteligencję.
Modele wytrenowano na 1755 zatwierdzonych klinicznie lekach - uczyły się rozpoznawać, które właściwości chemiczne wiążą się ze zwalczaniem rzeżączki. Następnie algorytm przeczesał około 6 milionów związków i wskazał 213 możliwych trafień.
Listę skracano krok po kroku. Najpierw odrzucono związki zbyt podobne do istniejących leków, które mogłyby nie poradzić sobie z opornymi szczepami. Potem w eksperymentach laboratoryjnych usunięto te zbyt słabe albo nazbyt toksyczne dla ludzkich komórek. Tak wyłonił się związek nazwany MP20.
Dlaczego nie mysz, tylko chip
Testowanie nowego leku na myszach okazało się trudne. Jak tłumaczy współautorka pracy, dr Melis Anahtar z Massachusetts General Hospital, bakteria jest tak przystosowana do ludzi, że trudno wywołać u gryzoni zakażenie.
„W USA istnieje silny nacisk, zwłaszcza ze strony administracji, by odchodzić od zwierząt i częściej korzystać z systemów naśladujących ludzkie narządy” - zaznacza Anahtar.
Model „pochwy na chipie” to niewielkie urządzenie z warstwą komórek imitującą wyściółkę pochwy oraz warstwą fibroblastów z głębszych tkanek. Łączy je kanał z płynem odżywczym, naśladujący krwiobieg. Bakterie dodano do pierwszej warstwy, a MP20 podano przez kanał - tak, jak działałby lek krążący w organizmie.
Efekt? Związek przeniknął przez bariery nabłonkowe i zgromadził się w stężeniu wystarczającym, by zabić bakterie. „Działał tak samo dobrze jak istniejący lek ceftriakson” - relacjonuje Anahtar. Po obu terapiach nie wykryto żadnych bakterii.
Google · Twoje źródłaPromptowy wyżej w Twoim Google - jednym kliknięciemDodaj do preferowanych źródeł →Daleka droga do pacjenta
Do kliniki jeszcze daleko. Trzeba wykazać, że związek jest bezpieczny i nie uszkadza wątroby ani nerek. Klausner przypomina też, że skuteczność antybiotyku zależy od miejsca zakażenia - badacze muszą sprawdzić, czy MP20 dotrze do penisa, odbytu, gardła i pochwy.
Anahtar uważa, że AI odegra kluczową rolę w polowaniu na nowe leki, zwłaszcza że dostępna pula związków eksplodowała. W 2012 roku można było kupić około miliona substancji. Dziś - ponad 70 miliardów.
Cały tydzień w AI, w jednym mailu
Wybrane premiery, narzędzia i analizy. Raz w tygodniu, prosto do skrzynki.
Zapisz się za darmo →Najczęstsze pytania
Jak sztuczna inteligencja znalazła nowy antybiotyk na rzeżączkę?
Modele AI wytrenowano na 1755 zatwierdzonych klinicznie lekach, a następnie algorytm przeszukał około 6 milionów związków i wskazał 213 możliwych trafień. Po kolejnych etapach selekcji laboratoryjnej wyłoniono związek MP20.
Co to jest pochwa na chipie i jak ją wykorzystano do testowania antybiotyku?
To niewielkie urządzenie z warstwą komórek imitującą wyściółkę pochwy i warstwą fibroblastów, połączonymi kanałem z płynem odżywczym naśladującym krwiobieg. Bakterie dodano do pierwszej warstwy, a MP20 podano przez kanał - związek przeniknął przez bariery nabłonkowe i zgromadził się w stężeniu wystarczającym do zabicia bakterii.
Dlaczego naukowcy nie testowali nowego antybiotyku na myszach?
Bakteria Neisseria gonorrhoeae jest tak przystosowana do ludzi, że trudno wywołać u gryzoni zakażenie. Dodatkowo w USA istnieje nacisk, by odchodzić od modeli zwierzęcych i korzystać z systemów naśladujących ludzkie narządy.
Czy MP20 jest już gotowy do stosowania u pacjentów?
Nie - do kliniki jeszcze daleko, bo trzeba wykazać, że związek jest bezpieczny i nie uszkadza wątroby ani nerek. Badacze muszą też sprawdzić, czy MP20 dotrze do wszystkich miejsc zakażenia, takich jak penis, odbyt, gardło i pochwa.
Hollywood zaczyna unikać krytyki Big Techu. Powodem są umowy ze sztuczną inteligencjąNauka
Zapaść modelu: gdy sztuczna inteligencja traci kontakt z rzeczywistościąNauka
Sztuczna inteligencja odczytuje ból z mózgu. Koreańscy badacze znaleźli jego cyfrowy śladNaukaPodobne tematy na Promptowym
