Η Τεχνητή Νοημοσύνη στη μάχη εναντίων των superbugs

Η ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών, ικανών να αντιμετωπίσουν την αυξανόμενη απειλή των ανθεκτικών στα φάρμακα λοιμώξεων, είναι μία πρόκληση για την επιστημονική κοινότητα. Και βάλθηκε να την αντιμετωπίσει με τη βοήθεια της ΑΙ.

Μπορείτε να διανοηθείτε ότι μια απλή γρατσουνιά στο γόνατο κατά τη διάρκεια μιας ποδηλατάδας, ή ένα κόψιμο από χαρτί στη βιβλιοθήκη, θα μπορούσε να απειλήσει ακόμη και τη ζωή σας; Σήμερα, κάτι τέτοιο ακούγεται αδιανόητο. Ωστόσο, μέχρι πριν από περίπου έναν αιώνα δεν ήταν διόλου απίθανο. Τα πάντα άλλαξαν με την ανακάλυψη της πενικιλίνης, το πρώτο αντιβιοτικό, το οποίο έφερε πραγματική επανάσταση στη σύγχρονη ιατρική.

Έκτοτε, τα αντιβιοτικά αποτελούν από τις πλέον κοινές κατηγορίες φαρμάκων για την πρόληψη και τη θεραπεία λοιμώξεων, ενώ καθιστούν δυνατές πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις. Είναι σχεδόν απίθανο πια να πεθάνει κανείς από μόλυνση, είτε πέσει από το ποδήλατο, είτε υποβληθεί σε καισαρική.

Όμως, πλέον τα αντιβιοτικά δεν είναι τόσο αποτελεσματικά όσο παλιά. Με την πάροδο του χρόνου, ορισμένα βακτήρια εξελίχθηκαν σε «υπερβακτήρια»: Τα μεταλλαγμένα superbags αντιστέκονται σθεναρά στα αντιβιοτικά που σχεδιάστηκαν για να τα σκοτώνουν. Και οι άνθρωποι κάνουμε ότι μπορούμε για να ενισχύσουμε τις «υπερδυνάμεις» τους, με την αλόγιστη χρήση των φαρμάκων αυτών.

Εντούτοις, μία νέα υπερδύναμη, η Τεχνητή Νοημοσύνη, φαίνεται ότι θα μπορούσε να γείρει εκ νέου την πλάστιγγα προς την πλευρά των νέων αντιβιοτικών. Και των ανθρώπων και των ζώων που τα έχουν ανάγκη!

Βακτήρια εναντίον αντιβιοτικών

Τα βακτήρια είναι μικροσκοπικοί οργανισμοί που ζουν παντού, ακόμη και στο σώμα μας. Μερικά είναι ακίνδυνα, υπάρχουν όμως και κάποια βλαβερά βακτήρια, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή μόλυνση εφόσον εισέλθουν στον οργανισμό μας. Για να απαλλαγούμε λοιπόν από τις λοιμώξεις, οι γιατροί συνταγογραφούν θεραπείες με αντιβιοτικά. Παραδείγματος χάρη, χάπια για την ωτίτιδα που μπορεί να σας ταλαιπωρεί το καλοκαίρι ή μερικές κουταλιές σιρόπι για τις πρησμένες αμυγδαλές του παιδιού σας.

Οι αντιβιοτικές αυτές θεραπείες είναι σήμερα δεδομένες. Από την άλλη, η ανακάλυψη και η ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών, ικανών να τα βάλουν με τα υπερβακτήρια, συνιστά μια πρόκληση. Η διαδικασία έρευνας και ανάπτυξης είναι χρονοβόρα, ιδιαίτερα δαπανηρή και συχνά αποτυγχάνει να παράξει αποτελεσματικά φάρμακα. Είναι ενδεικτικό ότι μπορεί να χρειαστούν 10-15 χρόνια και πάνω από 1 δισεκατομμύριο δολάρια για να αναπτυχθεί ένα νέο αντιβιοτικό.

Γι’ αυτό και πλέον αναδύεται ως απολύτως επείγουσα η ανάγκη να διερευνηθούν νέες μέθοδοι για την ανακάλυψη αντιβιοτικών. Και μία διεθνής ομάδα επιστημόνων, αποφάσισε πριν μπει στο εργαστήριο, να επιστρατεύσει την τεχνητή νοημοσύνη για την ανακάλυψή τους.

Η ΑΙ ρίχνει φως στην επιστημονική έρευνα

Η έρευνα για την ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών κινείται σε ένα αχανές πεδίο δράσης: Καθώς τα μικρόβια βρίσκονται παντού, από τα βάθη των ωκεανών μέχρι το ανθρώπινο έντερο, οι επιστήμονες παραδοσιακά ψάχνουν στα τυφλά, επικαλούμενοι και την τύχη, προκειμένου ένα εξωτικό βρύο ή η λάσπη μιας κρυοπηγής, να τους οδηγήσει σε ένα αποτελεσματικό όπλο κατά των λοιμώξεων. Άλλωστε, και η πενικιλίνη ανακαλύφτηκε εντελώς τυχαία, όταν το 1928 ο Αλεξάντερ Φλέμινγκ έφυγε για διακοπές χωρίς να πλύνει τα δισκία που χρησιμοποιούσε για μικροβιακές καλλιέργειες.

Εξ’ ου και η διαδικασία της ανάπτυξης νέων αντιβιοτικών είναι τόσο χρονοβόρα και δαπανηρή.

Φαίνεται όμως ότι ο καθηγητής υπολογιστικής βιολογίας Luis Pedro Coelho, αντί να ψάξει τη λύση σε απτά δείγματα και εργαστηριακά δοχεία, χρησιμοποίησε τη μηχανική μάθηση. Και ανακάλυψε 863.498, πολλά υποσχόμενα αντιμικροβιακά πεπτίδια, δηλαδή μικρά μόρια που μπορούν να σκοτώσουν ή να αναστείλουν την ανάπτυξη μολυσματικών μικροβίων.

Ειδικότερα, όπως περιγράφει στην έρευνά του, η ομάδα του χρησιμοποίησε έναν αλγόριθμο προκειμένου να «εξορύξει» το σύνολο της μικροβιακής ποικιλότητας που διαθέτει ο πλανήτης μας – ή τουλάχιστον μια ρεαλιστική (και τεράστια!) αναπαράστασή της. Ανακάλυψαν, με αυτό τον τρόπο, σχεδόν 1 εκατομμύριο νέα μόρια κωδικοποιημένα ή κρυμμένα μέσα σε όλη αυτή τη μικροβιακή «σκοτεινή» ύλη.

Για τους σκοπούς της μελέτης, οι ερευνητές συνέλεξαν γονιδιώματα από δημόσιες βάσεις δεδομένων και αναζήτησαν τμήματα DNA που θα μπορούσαν να έχουν αντιμικροβιακή δράση. Προκειμένου να επικυρώσουν τις προβλέψεις τους, δοκίμασαν ενδεικτικά 100 από τα μόρια που ανακάλυψαν στο εργαστήριο. Και όπως προέκυψε, 79 από αυτά θα μπορούσαν να σκοτώσουν τουλάχιστον ένα μικρόβιο, άρα θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πιθανά αντιβιοτικά.

Γι’ αυτό και οι συγγραφείς της μελέτης, με γνώμονα την προώθηση της επιστήμης προς όφελος της ανθρωπότητας, διαθέτουν τόσο τον αλγόριθμο όσο και τα δεδομένα και ανοιχτά και πλήρως προσβάσιμα σε οποιονδήποτε ενδιαφέρεται. Με την ελπίδα να «στρατολογήσουν» πολλούς και πολλές ακόμη στην έρευνα για νέα αντιβιοτικά.

Εσείς, θα θέλατε ή μπορείτε να βοηθήσετε; Βρείτε εδώ το εργαλείο που ανέπτυξαν οι επιστήμονες και «ριχτείτε» στη μάχη εναντίων των Superbugs!