Folosind inteligența artificială, oamenii de știință au descoperit noi antibiotice în proteinele microorganismelor care trăiesc în medii extreme. Descoperirea oferă speranță pentru noi medicamente care să ajute la combaterea bacteriilor care sunt rezistente la antibioticele acte.
Multe bacterii au dezvoltat rezistență la antibiotice / Pxhere photo
Cercetătorii de la Universitatea din Pennsylvania au folosit inteligența artificială pentru a căuta antibiotice în microbii care există pe Pământ de miliarde de ani. Aceste microorganisme se numesc archaea și au găsit în ele substanțe care ar putea salva viețile oamenilor, scrie Interesting Engineering.
Laboratorul, condus de Cesar de la Fuente, a căutat deja noi antibiotice în ciuperci, bacterii și animale, precum și în ADN-ul organismelor dispărute și în substanțele chimice din veninul animalelor. Dar microbii, în special archaea, sunt diferiți de bacterii, plante, animale și ciuperci.
„Deși arată ca bacteriile la microscop, archaea diferă prin biochimie, membrane celulare și genetică comună”, scriu autorii lucrării despre studiu, care a fost publicat în revista Nature Microbiology.
Acest lucru permite archaea să existe în cele mai neașteptate locuri, cum ar fi orificiile subacvatice supraîncălzite, izvoarele termale cu ape turbulente și alte condiții extreme. Ele pot supraviețui presiunilor zdrobitoare, substanțelor chimice toxice și temperaturilor extreme.
Oamenii de știință au folosit un instrument de inteligență artificială numit APEX pentru a identifica noi compuși în archaea care ar putea duce la următoarea generație de antibiotice. Acesta a analizat mii de peptide (lanțuri scurte de aminoacizi) cu proprietăți antimicrobiene cunoscute. Prin intermediul AI, acesta poate prezice probabilitatea ca o anumită secvență de aminoacizi să aibă un efect similar.
Atunci când au scanat 233 de specii de archaea, instrumentul a găsit mai mult de 12 000 de potențiali candidați la antibiotice. Echipa a denumit aceste molecule „archaeazine”. Analiza chimică a arătat că arheazinele diferă de peptidele antimicrobiene cunoscute (AMP). În special, prin distribuția sarcinilor lor electrice.
În etapa următoare, cercetătorii au selectat 90 de arheazine pentru a le testa pe bacterii naturale.Cum funcționează mecanismul
Arheasinele atacă mecanismele interne de apărare ale bacteriei prin perturbarea semnalelor electrice care mențin celula în viață. Acest lucru contrastează cu alte AMP cunoscute care atacă mecanismele externe de apărare ale bacteriei.
Inițial, 80 de arheazine au fost testate împotriva bacteriilor patogene și rezistente la medicamente. 93% dintre acestea au avut activitate antimicrobiană împotriva a cel puțin o bacterie, iar 3 dintre ele au fost selectate pentru teste suplimentare pe modele animale.
După patru zile de experiment, toate arheazinele au oprit dezvoltarea bacteriilor rezistente la medicamente cu care oamenii se infectează adesea în spitale, printre acestea numărându-se și Staphylococcus aureus. Majoritatea noilor compuși au fost eficienți, iar unul – archaeasin-73 – a reușit să combată cu succes infecția la șoareci, acționând la fel de bine ca bine-cunoscutul antibiotic polimixină B, care este numit antibiotic de „ultimă instanță” și este utilizat atunci când alte medicamente nu dau rezultate.
Mai multe știri despre combaterea bacteriilor
După cum a scris My, cercetătorii de la Universitatea din Texas au găsit o modalitate de a combate superbacteriile rezistente la antibiotice cu ajutorul unui condiment obișnuit – turmericul. S-a dovedit că, dacă oferiți bacteriilor curcumină ca „hrană” și apoi le iradiați cu lumină, în interiorul microbilor încep reacții distructive. Ca urmare, chiar și agenții patogeni rezistenți sunt uciși, ceea ce deschide o nouă abordare a combaterii acestora.
