Az antibiotikum-rezisztencia világszerte egyre növekvő egészségügyi fenyegetést jelent . Az ellenállóvá válók baktériumok miatt számos megbetegedés kezelése nehezebbé vagy akár esetenként lehetetlenné válik. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint, amennyiben nem tud sürgős ellenlépéseket tenni az emberiség, úgy ismét beköszönthet egy olyan korszak, amikor általánosan előforduló fertőzések és kisebb sérülések is halálos fenyegetést jelentenek majd, akárcsak száz évvel ezelőtt.
Az elmúlt évtizedek során kevés új antibiotikumot fejlesztettek ki csupán, és zömében azok is már korábban is létező szerek valamelyest eltérő variánsai voltak. Ahogy azonban egyre inkább elterjednek a rezisztens baktériumok a Föld minden részén, mind nagyobb szükségünk van újabb és újfajta megközelítésen alapuló gyógyszerekre. Ezt a problémát felismerve kezdtek vizsgálódni a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) kutatói is, akik számítógépes tanuló algoritmus alkalmazásával találtak rá egy ígéretes molekulára.
Munkában a mesterséges intelligencia
Úgy tervezték meg a modellt, hogy olyan kémiai jellemzők után kutasson, amelyek alkalmassá teszik a vegyületeket az Escherichia coli baktérium elpusztítására. Ehhez mintegy két és félezer - eltérő struktúrájú és biológiai aktivitással rendelkező - molekulát tanítottak be a modellnek, beleértve 1700 az amerikai gyógyszerhatóság (FDA) által jóváhagyott készítményt, illetve 800 természetes vegyületet. Miután a tanítási folyamat első lépcsőjével végeztek, a kutatók egy mintegy hatezer összetevőt tartalmazó gyógyszeradatbázison tesztelték az algoritmust.
A gép ki is választott egy molekulát, amiről úgy tartotta, annak erős antibakteriális hatása van, a kémiai felépítése pedig különbözik az ismert antibiotikumokétól. Egy másik gépi tanuló modell használatával a kutatók azt is kimutatták, hogy ez a molekula valószínűleg kevés veszélyt jelent az emberi sejtekre. A molekulát halicinnek nevezték el a 2001: Űrodüsszeia című regény szuperszámítógépe (HAL 9000) után. A hatóanyagot korábban lehetséges gyógyszerként vizsgálták cukorbetegségre.
Biztató eredmények
Laboratóriumi körülmények között a halicin képes volt elpusztítani számos olyan baktériumtörzset, amelyek rezisztensek egyes antibiotikumok hatására, beleértve például a Clostridium difficile, az Acinetobacter baumannii and a Mycobacterium tuberculosis baktériumokat. Egyedül a Pseudomonas aeruginosa, egy nehezen kezelhető tüdőfertőzést kiváltó kórokozó fogott ki az új szeren. A kutatók ezután egérkísérletekkel is tesztelték a molekula képességeit. Az A. baumanni egy olyan törzsével fertőzték meg a rágcsálókat, amely az összes ismert antibiotikumra rezisztens, a halicin mégis 24 óra alatt leszámolt a fertőzéssel.
A kezdeti kutatási eredmények szerint a szer azáltal tudja elpusztítani a baktériumokat, hogy ellehetetleníti azok számára a sejtmembránjuk körüli elektrokémiai grádiens fenntartását. Egyéb funkciók mellett ez a grádiens elengedhetetlen az ATP-termeléshez is. Az ATP egy molekula, amelyet a sejtek energiatárolásra használnak. Amint tehát a grádiens lebomlik, a sejt elpusztul. A kutatók elmondása szerint ez ellen a mechanizmus ellen csak igen nehezen tudnának a baktériumok rezisztenciát kialakítani. A laboratóriumban például az E. colinak ez nem is sikerült 30 nap alatt sem, miközben egy már ismert antibiotikum, a ciprofloxacin hatásával szemben kétszázszor ellenállóbbá vált ugyanennyi idő alatt.
A kutatók azt tervezik, hogy további vizsgálatokat folytatnak a halicinnel, illetve remélik, hogy egy gyógyszercéggel vagy egy nonprofit szervezettel együttműködve emberi használatra is alkalmas antibiotikumot tudnak megalkotni belőle. Emellett ráadásul a gépi algoritmus további 23 potenciális baktériumölő molekulát azonosított még. A felfedezésről szóló tanulmány február 20-án jelent meg a Cell című folyóiratban.
Forrás: news.mit.edu
