Изкуствен интелект показа, че лекарство за диабет може да убива супербактерии

Акценти

С помощта на изкуствен интелект (AI) учени откриха, че лекарството за диабет Halicin може да унищожава бактерии, резистентни на антибиотици.

От доклада им става ясно, че Халицин потиска значително растежа на 17 от 18 бактериални щама, устойчиви на антибиотично лечение. Два от щамовете са широкоразпространените Staphylococcus aureus и Escherichia coli.

Ако резултатите бъдат потвърдени, медикаментът ще може да се прилага като широкоспектърен антибиотик срещу резистентни на антибиотици патогени. Това е поредното научно откритие, което доказва трансформиращата роля на изкуствения интелект в медицината и фармацията.

Антибиотична резистентност

Резистентните на антибиотик бактерии, известни още като супербактерии, представляват сериозна заплаха за общественото здраве в световен мащаб. Някои щамове, обединени под името ESKAPE, (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp.) са признати от СЗО като най-устойчивите на конвенционално антибиотично лечение.

За съжаление, заплахата от подобен тип патогени нараства с отслабването на потенциала на антибиотиците, което се дължи както на бавния процес по откриване на нови, по-ефективни лекарства, така и на еволюцията на бактериалната защита. Навлизането на все по-модерни технологии в областта на машинното обучение и на изкуствения интелект ускорява анализа и симулациите на вече съществуващи химични съединения, което пък позволява да се откриват непознати досега антибактериални свойства.

Лекарство за диабет спира растежа на силно резистентни бактерии

Огромен успех постигат учените от Технологичния институт на Масачузетс, които, с помощта на алгоритми за дълбоко обучение, се натъкват на неизвестни до момента антибактериални свойства на лекарството Halicin, предписвано на пациенти с диабет.

Те събират и изолират проби с антибиотично устойчиви бактерии (MDR) от болници в Мароко и включват в изследването си S. aureus и E. Coli, които играят роля на контролни бактерии. Методологията следва препоръките на Европейската комисия за изпитания върху антимикробната чувствителност и Инситута за клинични и лабораторни стандарти.

В следващата фаза екипът прилага метода на серийно микроразреждане на Halicin в бульон – традиционен начин за определяне чувствителността на микроорганизми чрез разреждане на антибиотика в специална течна среда. По този начин той определя минималната потискаща концентрация (µg/mL) на медикамента, която спира видимо растежа на всеки от изолираните бактериални щамове. Минималните потискащи концентрации (МПК) служат за генериране на криви, които онагледяват какви дози Халицин са нужни, за да се предизвика реакция.

Успоредно с това учените разглеждат обстойно изображения на електронен микроскоп, за да открият физиологичните промени в контролния бактериален щам E. Coli след взаимодействието му с Halicin.

Какъв е ефектът от Халицин върху антибиотично устойчиви бактерии 

Резултатите показват, че Halicin има силно антибактериално действие с минимална потискаща концентрация 16 µg/mL и 32 µg/mL, съответно при взаимодействие с контролните щамове E. coli и S. Aureus. Веществото е ефективно и срещу резистентните на антибиотици бактерии от ESKAPE групата, като там концентрациите му варират от 32 до 64 µg/mL, което означава, че Халицин има широкоспектърен потенциал.

Изключение прави бактерията P. Aeruginosa, която не се повлиява от Halicin. Специалистите отдават устойчивостта й на по-здравата външна мембрана, която затруднява проникването на веществото.

Въпреки това обаче лекарството за лечение на диабет Halicin може да се окаже едно от най-новите средства за борба с бактериите. Ефективността му се дължи на специфичното му действие върху метаболизма на бактериите, а не толкова на способността му да прониква в клетките или да произвежда специфичен протеин. Така Халицин заобикаля защитните механизми на най-резистентните микроорганизми и дава надежда, че може да забави развитието на резистентност при бактерии, които тепърва ще се появяват.