Vedci dokázali pomocou extrémnej rýchlosti technológií prelustrovať celý mikrobiálny svet.
Robot drží tabletku. Zdroj: iStockphoto.com
Pred sto rokmi prišiel Alexander Fleming na objav, ktorý zmenil svet raz a navždy. Antibiotiká, ako je penicilín, spôsobili revolúciu v medicíne tým, že využili prirodzené schopnosti mikróbov zabíjať baktérie. Dnes sme sa dostali do bodu, keď budeme môcť dráhu vývoja antibiotík extrémne urýchliť vďaka novej ére využívajúcej umelú inteligenciu (AI).
Umelá inteligencia pracuje rýchlo
Vedci hľadajú stále zúfalejšie nejaké látky, ktoré by mohli nahradiť súčasné antibiotiká, ktoré z roka na rok strácajú účinnosť. Nie je to však také ľahké, ako by sa mohlo na prvý pohľad zdať. Pre zdravie každého z nás je preto výskum naozaj naliehavý. Antimikrobiálna rezistencia spôsobila v roku 2019 viac ako 1,2 milióna úmrtí. Tento počet by sa podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) mohol do roku 2050 zvýšiť na 10 miliónov úmrtí ročne.
Vedci z Pensylvánskej univerzity využili AI na štúdium rozmanitého mikrosveta. Pomocou strojového učenia sa pokúsili nájsť v nesmierne rozmanitom spektre všetkých mikróbov sveta niečo užitočné, čo by mohlo fungovať ako potenciálne antibiotiká. V odbornom časopise Cell opisujú, ako objavili takmer 1 milión nových molekúl zakódovaných alebo skrytých vo všetkej tej mikrobiálnej temnej hmote.
Bez využitia algoritmu a technológií by vedci museli použiť tradičné metódy, ako je zber vody a pôdy, aby vo vzorkách našli molekuly. To môže byť náročné, pretože mikróby sú všade – od oceánu až po ľudské črevá. Asi si viete predstaviť, že by to trvalo neskutočne dlho. Vďaka umelej inteligencii sa dá celý proces nesmierne urýchliť.
Vyšetrenie citlivosti na antimikrobiálne látky. Zdroj: iStockphoto.com
Našli sľubných kandidátov antibiotík
Príroda bola vždy dobrým miestom na hľadanie nových liečiv. Mikróby, všadeprítomné na našej planéte, si vyvinuli početné antibakteriálne obranné látky – peptidy, ktoré môžu narušiť bunkové membrány a iné štruktúry organizmov.
V rámci tejto štúdie výskumníci analyzovali a dali dokopy dáta o genómoch uložených vo verejne dostupných databázach. Analýza zahŕňala 87 920 genómov zo špecifických mikróbov, ako aj 63 410 zmesí mikrobiálnych genómov – metagenómov – zo vzoriek životného prostredia.
Systém potom hľadal peptidy, ktoré by mohli mať antimikrobiálnu aktivitu. Bolo ich vyše 800-tisíc. 90 percent z nich nebolo dokonca nikdy opísaných. Vedci sa rozhodli syntetizovať a otestovať v laboratóriu 100 takýchto molekúl, aby zistili, či môžu skutočne zabíjať baktérie vrátane kmeňov E. coli a Staphylococcus aureus, odolných proti antibiotikám.
Ukázalo sa, že 79 percent molekúl dokázalo zabiť aspoň jeden druh mikróbu – čo znamená, že by mohli slúžiť ako potenciálne antibiotikum.
„V niektorých prípadoch boli tieto molekuly účinné proti baktériám dokonca vo veľmi nízkych dávkach,“ uviedol de La Fuente, profesor na Pensylvánskej univerzite. Prvé z nich otestovali aj na zvieracích modeloch, kde pozorovali sľubné výsledky a niektoré z nich úspešne zastavili infekcie.
Novoobjavené potenciálne antibiotiká pochádzajú z mikróbov žijúcich v širokej škále biotopov vrátane ľudských slín, čriev ošípaných, pôdy a rastlín, koralov a mnohých ďalších suchozemských a morských organizmov. Autori štúdie sprístupnili údaje komukoľvek, kto ich bude mať záujem využiť na vedecké účely.
La Fuente dúfa, že jeho tím a iní výskumníci vykonajú ďalšie testovania najlepších kandidátov na potenciálne antibiotiká. Ak pôjde všetko hladko, dostanú sa pravdepodobne i do klinických skúšok.
Zdroj: The Guardian, Penn Medicine News, Science Daily
(JM)
