Χρησιμοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη, οι επιστήμονες ανακάλυψαν νέα αντιβιοτικά στις πρωτεΐνες μικροοργανισμών που ζουν σε ακραία περιβάλλοντα. Η ανακάλυψη προσφέρει ελπίδες για νέα φάρμακα που θα βοηθήσουν στην καταπολέμηση βακτηρίων που είναι ανθεκτικά στα σημερινά αντιβιοτικά.
Πολλά βακτήρια έχουν αναπτύξει ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά / Pxhere photo
Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια χρησιμοποίησαν τεχνητή νοημοσύνη για να αναζητήσουν αντιβιοτικά σε μικρόβια που υπάρχουν στη Γη εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτοί οι μικροοργανισμοί ονομάζονται αρχαία και βρήκαν σε αυτά ουσίες που θα μπορούσαν ενδεχομένως να σώσουν ανθρώπινες ζωές, γράφει το ενδιαφέρον Engineering.
Το εργαστήριο, με επικεφαλής τον Cesar de la Fuente, έχει ήδη αναζητήσει νέα αντιβιοτικά σε μύκητες, βακτήρια και ζώα, καθώς και στο DNA εξαφανισμένων οργανισμών και χημικές ουσίες σε δηλητήρια ζώων. Αλλά τα μικρόβια, ιδίως τα αρχαία, είναι διαφορετικά από τα βακτήρια, τα φυτά, τα ζώα και τους μύκητες.
“Αν και μοιάζουν με τα βακτήρια στο μικροσκόπιο, τα αρχαία διαφέρουν στη βιοχημεία, τις κυτταρικές μεμβράνες και την κοινή γενετική”, γράφουν οι συγγραφείς της εργασίας για τη μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Microbiology.
Αυτό επιτρέπει στα αρχαία να υπάρχουν στα πιο απροσδόκητα μέρη, όπως σε υπέρθερμους υποθαλάσσιους αεραγωγούς, σε θερμές πηγές με ταραχώδη νερά και σε άλλες ακραίες συνθήκες. Μπορούν να επιβιώσουν σε συντριπτικές πιέσεις, τοξικές χημικές ουσίες και ακραίες θερμοκρασίες.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που ονομάζεται APEX για να εντοπίσουν νέες ενώσεις στα αρχαία που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην επόμενη γενιά αντιβιοτικών. Ανέλυσε χιλιάδες πεπτίδια (μικρές αλυσίδες αμινοξέων) με γνωστές αντιμικροβιακές ιδιότητες. Μέσω της τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να προβλέψει την πιθανότητα μια συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων να έχει παρόμοια δράση.
Όταν σάρωσαν 233 είδη αρχαίων, το εργαλείο βρήκε περισσότερα από 12.000 πιθανά υποψήφια αντιβιοτικά. Η ομάδα ονόμασε αυτά τα μόρια “αρχαιοζίνες”. Η χημική ανάλυση αποκάλυψε ότι οι αρχαιοζίνες διαφέρουν από τα γνωστά αντιμικροβιακά πεπτίδια (AMPs). Συγκεκριμένα, από την κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων τους.
Στο επόμενο βήμα, οι ερευνητές επέλεξαν 90 αρχαζίνες για δοκιμές σε φυσικά βακτήρια.Πώς λειτουργεί ο μηχανισμός
Οι αρχεασίνες επιτίθενται στους εσωτερικούς αμυντικούς μηχανισμούς του βακτηρίου διαταράσσοντας τα ηλεκτρικά σήματα που κρατούν το κύτταρο ζωντανό. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με άλλες γνωστές AMPs που επιτίθενται στους εξωτερικούς αμυντικούς μηχανισμούς του βακτηρίου.
Αρχικά, δοκιμάστηκαν 80 αρχαιζίνες έναντι παθογόνων και ανθεκτικών στα φάρμακα βακτηρίων. Το 93% από αυτές είχε αντιμικροβιακή δράση έναντι τουλάχιστον ενός βακτηρίου και 3 από αυτές επιλέχθηκαν για περαιτέρω δοκιμές σε ζωικά μοντέλα.
Τέσσερις ημέρες μετά το πείραμα, όλες οι αρχαιοζίνες σταμάτησαν την ανάπτυξη ανθεκτικών στα φάρμακα βακτηρίων με τα οποία συχνά μολύνονται οι άνθρωποι στα νοσοκομεία και μεταξύ αυτών ήταν και ο Staphylococcus aureus. Οι περισσότερες από τις νέες ενώσεις ήταν αποτελεσματικές και μία – η αρχαιοζίνη-73 – ήταν σε θέση να καταπολεμήσει με επιτυχία τη μόλυνση σε ποντίκια, δρώντας εξίσου καλά με το γνωστό αντιβιοτικό πολυμυξίνη Β, το οποίο ονομάζεται αντιβιοτικό “τελευταίας καταφυγής” και χρησιμοποιείται όταν αποτυγχάνουν άλλα φάρμακα.
Περισσότερες ειδήσεις σχετικά με την καταπολέμηση των βακτηρίων
Όπως έγραψε η My, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας βρήκαν έναν τρόπο να καταπολεμήσουν τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά υπερβακτήρια με τη βοήθεια ενός συνηθισμένου μπαχαρικού – του κουρκουμά. Αποδείχθηκε ότι αν δώσουμε στα βακτήρια κουρκουμά ως “τροφή” και στη συνέχεια τα ακτινοβολήσουμε με φως, αρχίζουν καταστροφικές αντιδράσεις στο εσωτερικό των μικροβίων. Ως αποτέλεσμα, σκοτώνονται ακόμη και ανθεκτικά παθογόνα, γεγονός που ανοίγει μια νέα προσέγγιση για την καταπολέμησή τους.
