Po raz pierwszy w historii odkryto silny antybiotyk za pomocą uczenia maszynowego 21.02.2020

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology zgodnie twierdzą, że to przełomowe badanie ze względu na wykorzystanie tej metody. Nowy związek nazwany został na cześć komputera z filmu Stanleya Kubricka 2001. Odyseja Kosmiczna, HAL-a.

Opublikowany w 2016 roku raport byłego ekonomisty banku inwestycyjnego Goldman Sachs, Jima O’Neilla, zwracał uwagę na palącą potrzebę odkrywania nowych antybiotyków. Bakterie stale ewoluują i mutują, konsekwentnie opierając się działaniu farmaceutyków. Bez leków, które zwalczałyby coraz silniejsze drobnoustroje, rokrocznie niemal dziesięć milionów ludzi będzie zapadać na niepożądane infekcje – przeczytamy w dokumencie. Nowe doniesienia ze Stanów Zjednoczonych mają szansę zahamować niebezpieczny trend. 

Aby znaleźć kolejne antybiotyki, grupa badaczy pracujących w ITM stworzyła algorytm oparty na mechaniźmie deep learning, którego zadaniem jest identyfikacja rodzajów cząsteczek zabijających bakterie. W programie zgromadzono informacje o molekularnych cechach prawie dwóch i pół tysiąca leków i związków naturalnych oraz ich wpływie na wzrost E coli. Gdy ten przyswoił już dane, naukowcy uruchomili go w bazie istniejących już substancji, które są używane do leczenia różnych chorób u ludzi. Zamiast szukać jednak jakichkolwiek możliwych rozwiązań, algorytm skupił się na konstrukcji nowych. Zwiększyło to szansę na znalezienie takich wariantów, na które drobnoustroje nie rozwinęły jeszcze oporności. 

Jonathan Stokes, jeden z autorów projektu, tłumaczył, że programowi zajęło niespełna kilka godzin, żeby podsunąć obiecujące rezultaty. Jedna z wytypowanych molekuł, która początkowo miała posłużyć w zwalczaniu objawów cukrzycy, ma być składową halicinu. Jak pokazały późniejsze badania, antybiotyk jest zdolny do zwalczenia prątków gruźlicy, enterobakterii (obecnych u chorych z posocznicą albo zakażeniami przyrannymi) czy szczepu Acinetobacter baumannii. Lek został nazwany „halicin” – na cześć komputera z filmu Stanleya Kubricka 2001. Odyseja Kosmiczna, HAL-a.

To dopiero początek prac amerykańskiego zespołu. Wspomnianą bazę istniejących substancji rozszerzono do półtora miliarda rekordów. Trzy dni po aktualizacji algorytm zwrócił listę dwudziestu trzech potencjalnych antybiotyków, z czego dwa zdają się być szczególnie silne. – Nie dość, że możliwość przeprowadzania takich eksperymentów z pomocą komputera znacznie skraca czas, to zmniejsza ogólne koszty związane z badaniami – mówi Stokes.

Jacob Durrant z Uniwersytetu w Pittsburgh, który na co dzień zajmuje się podobną działalnością z pogranicza farmacji i informatyki, również chwali wykorzystanie sztucznej inteligencji w tym przypadku. – Niemożliwe byłoby fizyczne przetestowanie ponad stu milionów związków organicznych pod kątem ich antybiotykowego potencjału – tłumaczy.