Antisilikobiotiki

Petkovo jutro začenjamo z novim bojem proti mikroskopskim nadlogam. A tokrat na paleti niso virusi, temveč bakterije. V reviji Cell so poročali o učinkovinah, pri katerih je strojno učenje prepoznalo potencial za protibakterijsko delovanje.

Odpornost mikrobov proti zdravilom, zlasti bakterij proti antibiotikom, je velika težava v zdravstvu. Pridobitev odpornosti proti antibiotiku pomeni, da je bakterija pridobila nek mehanizem, s katerim se lahko izogne uničujočemu učinku antibiotika. Razlogov za nastop odpornosti je torej več, med njimi pa velja omeniti encimsko razgradnjo penicilinskih antibiotikov, zmanjšanje prepustnosti zunanje bakterijske membrane in spremembo tarčnega mesta za antibiotik.

Znanost / Odprti termin za znanost

Dr. Marinka Žitnik, računalničarka s Harvarda

Nočni program Znanstvene redakcije

Znanstveno uredništvo

 / 21. 12. 2019

Pojav rezistence že danes botruje več kot 500 tisoč smrtim na leto. Če se v prihodnosti ne spopademo s pomanjkanjem antibiotikov ter napačnim jemanjem in predpisovanjem, ki ne tememljita na mikrobiološki diagnostiki, se bo kriza samo poglabljala. Do leta 2050 bi se po poročanju Organizacije združenih narodov število umrlih zaradi zapletov ob neozdravljivih bakterijskih okužbah lahko povečalo na deset milijonov ljudi na leto.

Raziskovalna ekipa se je lotila iskanja novih protimikrobnih učinkovin z uporabo globokega učenja. Umetnointeligenčni sistem je bil zasnovan za iskanje molekul s protibakterijskim delovanjem, na razpolago pa je imel obsežne knjižnice s strukturami potencialnih učinkovin.

Knjižnica Drug Repurposing Hub vključuje okoli 6000 spojin, ki so prestale določeno stopnjo kliničnega testiranja ali pa jih je ameriška Uprava za živila in zdravila ali FDA že odobrila za zdravljenje nečesa drugega. Med 6000 molekulami je strojno učenje navrglo spojino, imenovano halicin, ki so jo sprva preučevali za zdravljenje sladkorne bolezni. Raziskovalci in raziskovalke so na miših pokazali, da učinkovina deluje proti širokemu spektru odpornih sevov bakterij. Halicin veže železove ione v notranjosti celice, zato bakterija ne more več uravnavati notranjega kislinsko-bazičnega ravnovesja. Ker je v spremenjenem pH okolju sinteza energijske molekule ATP otežena, bakterija sčasoma umre.

V nadaljevanju raziskave so prečesali še knjižnico, imenovano ZINC15, ki vsebuje kar 107 milijonov molekul. Analiza knjižnice spojin je prinesla osem obetavnih kandidatnih molekul, ki so strukturno različne od do sedaj znanih antibiotikov, zato večina bakterij nanje verjetno ni odporna.

Iskanje primernih protimikrobnih učinkovin in silico v povezavi z eksperimentalnim potrjevanjem njihove učinkovitosti na živalskem modelu postaja paradigma pri iskanju novih antibiotikov. Vsekakor bomo morali v prihodnje vložiti več napora v iskanje učinkovin proti najbolj odpornim bakterijam.

Globoki meditaciji nevronskih mrež se je pridružil Luka.