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Mithilfe von KI superstarke Antibiotika entwickeln, die antibiotikaresistente Bakterien zerstören können
Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben gerade einen Erfolg in einem Projekt erzielt, bei dem künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz kommt, um ein äußerst wirksames neues Antibiotikum zu entwickeln, das sogar einige Bakterienstämme, die heute gegen gefährliche Antibiotika resistent sind, leicht abtöten kann .
Dazu mussten Wissenschaftler viel Aufwand betreiben, um ein Computermodell zu erstellen, das Informationen über Millionen chemischer Verbindungen synthetisiert und Algorithmen des maschinellen Lernens verwendet, um die besten auszuwählen. Spezies, die zu wirksamen neuen Antibiotikastämmen entwickelt werden könnten, und wählen Sie dann einige aus spezifische Verbindungen für eingehende Entwicklung und Tests. Die Ergebnisse zeigten, dass das neue Antibiotikum bei Tests an Mäusen E. coli und viele andere häufig vorkommende Bakterien leicht abtöten konnte.
Die meisten neuen Antibiotika, die heute entwickelt werden, sind Variationen bestehender Medikamente, die ähnliche Mechanismen nutzen. Dieses mithilfe von KI entwickelte Antibiotikum verfügt jedoch über einen völlig anderen Mechanismus, was bedeutet, dass es Arten von Infektionen behandeln kann, die mit aktuellen Medikamenten nicht möglich sind.
MIT-Forscher verwendeten maschinelle Lernalgorithmen, um ein Antibiotikum namens Halicin zu identifizieren, das viele Bakterienstämme abtöten kann. Halicin (obere Reihe) verhinderte die Entwicklung einer Antibiotikaresistenz bei E. coli, Ciprofloxacin (untere Reihe) dagegen nicht.
„Wir wollten eine Plattform entwickeln, die den Weg dafür ebnet, die Leistungsfähigkeit künstlicher Intelligenz für die Entdeckung von Antibiotika zu nutzen“, sagte James Collins, Professor für medizinische Wissenschaft und Technik am MIT.
Dieser neue Ansatz könnte dazu beitragen, verschiedene Verbindungen zu identifizieren, die Bakterien schneller und zu deutlich geringeren Kosten als andere Methoden resistent gegen Medikamente machen. Die Forscher trainierten ihr KI-Modell mit 2.500 vorhandenen Molekülen und testeten es dann anhand einer Datenbibliothek mit 6.000 Verbindungen, um Moleküle zu identifizieren, die E. coli-Bakterien abtöten könnten. Das Modell identifizierte ein bestimmtes Molekül als potenzielles Ziel, und als Forscher es im Labor testeten, zeigten die Ergebnisse, dass es auch häufige und gefährliche antibiotikaresistente Bakterien abtöten kann,
Das Problem antibiotikaresistenter Bakterien wird zu einer echten Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Die neue Antibiotika-Forschungsmethode von MIT-Wissenschaftlern eröffnet Perspektiven für die Lösung dieses Problems. In naher Zukunft plant das Forschungsteam, dieses Modell zur Optimierung bestehender Antibiotika sowie zur Entwicklung neuer Antibiotika zu nutzen. Insbesondere die weitere Anwendung der Deep-Learning-Technologie in allen Phasen der Antibiotikaentwicklung, von der Entdeckung bis zur Verbesserung der Wirksamkeit und Toxizität durch Modifizierung von Arzneimittelinhaltsstoffen und medizinischer Chemie, wird eine äußerst wichtige Rolle spielen.
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