Sztuczna inteligencja pomaga w pracach nad antybiotykami

Zespół prof. Ewy Szczurek z Uniwersytetu Warszawskiego z pomocą sztucznej inteligencji opracował nowe peptydy o obiecującym działaniu przeciwbakteryjnym. W trakcie prac badacze wykorzystali własne, nowatorskie rozwiązania z obszaru SI.

Na łamach pisma „Nature Communications” grupa naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego opisała nowego typu model sztucznej inteligencji, który zaproponował obiecujące substancje o działaniu przeciwbakteryjnym.

Jak zwracają uwagę badacze, coraz szersza lekooporność bakterii stwarza na całym świecie rosnące zagrożenie. Niektórzy eksperci obawiają się nawet, że niedługo ludzkość stanie się wobec bakterii bezbronna. Jedną z klas substancji, które mogą pomóc, są peptydy – wytwarzane przez organizmy żywe cząsteczki podobne do białek. Niektóre mają za zadanie właśnie niszczenie drobnoustrojów.

Cząsteczki te mają przy tym kolosalną zaletę, mianowicie bakterie szczególnie wolno się na nie uodparniają. Niestety, jak podkreślają naukowcy z UW, nie udało się jeszcze odkryć peptydu, który by działał skuteczniej niż obecnie stosowane antybiotyki.

Zespół kierowany przez prof. Ewę Szczurek z Wydziału Matematyki, Mechaniki i Informatyki UW, podszedł jednak do tego wyzwania w niekonwencjonalny sposób, bo z pomocą sztucznej inteligencji. Co więcej, naukowcy wykorzystali własne, nowatorskie inteligentne algorytmy. System nazwany HydrAMP wygenerował nieznane wcześniej sekwencje peptydów o silnym działaniu przeciwbakteryjnym.

Mowa o sekwencjach, ponieważ peptydy składają się z kolejno ułożonych mniejszych cząsteczek – aminokwasów. Komputer wygenerował nowe ciągi aminokwasów po tym, jak podano mu wiedzę o już istniejących. – Ponieważ dysponujemy wystarczająco dużą liczbą takich sekwencji, możemy nauczyć nasz model odróżniać losowe napisy od sekwencji kodujących peptydy. Mamy także dane dotyczące aktywności znanych peptydów. I tego także model może się nauczyć – wyjaśnia Paulina Szymczak, doktorantka Międzydziedzinowej Szkoły Doktorskiej i pierwsza autorka artykułu, cytowana na stronie internetowej UW.

Zespół z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego kierowany przez prof. Wojciecha Kamysza zsyntetyzował zaproponowane przez komputer peptydy i przetestował je na bakteriach oraz czerwonych krwinkach, aby sprawdzić bezpieczeństwo. Wynik jest obiecujący. – Odkryliśmy piętnaście zupełnie nowych, aktywnych peptydów. Między nimi znajduje się peptyd o nazwie Varsavian, który wykazuje bardzo obiecujące działanie przeciwko niebezpiecznym bakteriom, takim jak metycylinooporny gronkowiec złocisty – informuje cytowana przez UW prof. Ewa Szczurek.

Co więcej, opracowana przez jej zespół SI potrafi poprawiać peptydy już wcześniej znane. W ten sposób z pewnego zupełnie niedziałającego na bakterie peptydu powstał taki, który na bakterie silnie oddziałuje, a jednocześnie powinien być bezpieczny dla organizmu człowieka.

Naukowcy zwracają uwagę, że opracowali pierwszy model, który potrafi w taki sposób modyfikować znane peptydy. Odkryte cząsteczki zostały już zgłoszone do Urzędu Patentowego i mają szansę trafić do badań klinicznych poszukujących nowych leków.

Polska jest w pierwszej dziesiątce krajów europejskich, w których przyjmuje się najwięcej antybiotyków. Często są one zalecane niewłaściwie i zamiast pomagać, szkodzą. Szacuje się, że co roku z powodu odporności bakterii na antybiotyki w Europie umiera kilka tysięcy mieszkańców.

Źródło: https://naukawpolsce.pl