A mesterséges intelligencia segítségével a tudósok új antibiotikumokat fedeztek fel a szélsőséges környezetben élő mikroorganizmusok fehérjéiben. A felfedezés reményt ad arra, hogy új gyógyszerek segíthetnek a jelenlegi antibiotikumoknak ellenálló baktériumok elleni küzdelemben.
Sok baktérium kifejlesztett rezisztenciát az antibiotikumokkal szemben / Pxhere photo
A Pennsylvaniai Egyetem kutatói mesterséges intelligencia segítségével kerestek antibiotikumokat a Földön évmilliárdok óta létező mikrobákban. Ezeket a mikroorganizmusokat archaea-nak nevezik, és olyan anyagokat találtak bennük, amelyek potenciálisan emberi életeket menthetnek meg – írja az Érdekes Mérnöki Szemle.
A Cesar de la Fuente által vezetett laboratórium már gombákban, baktériumokban és állatokban is keresett új antibiotikumokat, valamint kihalt szervezetek DNS-ében és állati mérgekben lévő vegyi anyagokban. A mikrobák, különösen az archaea azonban különböznek a baktériumoktól, növényektől, állatoktól és gombáktól.
„Bár mikroszkóp alatt úgy néznek ki, mint a baktériumok, az archaea biokémiában, sejtmembránokban és közös genetikában különbözik” – írják a Nature Microbiology című folyóiratban megjelent tanulmányról a tanulmány szerzői.
Ez lehetővé teszi, hogy az archaea a legváratlanabb helyeken, például túlhevült víz alatti nyílásokban, forró forrásokban, ahol a víz turbulens, és más extrém körülmények között létezzen. Képesek túlélni a nyomasztó nyomást, a mérgező vegyi anyagokat és a szélsőséges hőmérsékleteket.
A tudósok az APEX nevű mesterséges intelligencia-eszközt használták az archaea új vegyületeinek azonosítására, amelyek az antibiotikumok következő generációjához vezethetnek. A program több ezer, ismert antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkező peptidet (aminosavak rövid láncai) elemzett. A mesterséges intelligencia segítségével meg tudja jósolni, hogy egy adott aminosav-szekvencia milyen valószínűséggel rendelkezik hasonló hatással.
Amikor 233 archaea-fajt pásztáztak, az eszköz több mint 12 000 potenciális antibiotikum-jelöltet talált. A csapat ezeket a molekulákat „archeazinoknak” nevezte el. A kémiai elemzés kimutatta, hogy az archeazinok különböznek az ismert antimikrobiális peptidektől (AMP-k). Különösen az elektromos töltéseik eloszlása által.
A következő lépésben a kutatók 90 archeazint választottak ki természetes baktériumokon való tesztelésre.Hogyan működik a mechanizmus
Az archeasinok a baktérium belső védelmi mechanizmusait támadják meg azáltal, hogy megzavarják a sejtet életben tartó elektromos jeleket. Ez ellentétben áll más ismert AMP-kkel, amelyek a baktérium külső védelmi mechanizmusait támadják.
Kezdetben 80 archeazint teszteltek patogén és gyógyszerrezisztens baktériumokkal szemben. Ezek 93%-a mutatott antimikrobiális aktivitást legalább egy baktériummal szemben, és közülük 3-at választottak ki további tesztelésre állatmodellekben.
Négy nappal a kísérlet után az összes archeazin megállította a gyógyszerrezisztens baktériumok növekedését, amelyekkel az emberek gyakran fertőződnek meg a kórházakban, és ezek között volt a Staphylococcus aureus is. Az új vegyületek többsége hatásos volt, és az egyik – az archaeasin-73 – képes volt sikeresen leküzdeni a fertőzést egerekben, és ugyanolyan jól hatott, mint a jól ismert polymyxin B antibiotikum, amelyet „végső megoldásnak” neveznek, és akkor alkalmaznak, ha más gyógyszerek kudarcot vallanak.
További hírek a baktériumok elleni küzdelemről
Mint az My megírta, a Texasi Egyetem kutatói megtalálták a módját annak, hogy egy hétköznapi fűszer – a kurkuma – segítségével felvegyék a harcot az antibiotikumoknak ellenálló szuperbaktériumokkal szemben. Kiderült, hogy ha a baktériumoknak kurkumát adunk „táplálékként”, majd fénnyel besugározzuk őket, a mikrobákban pusztító reakciók indulnak be. Ennek eredményeképpen még a rezisztens kórokozók is elpusztulnak, ami új megközelítést nyit a küzdelemben.
