La rivoluzione nell’ambito della medicina sta avvenendo anche grazie all’Intelligenza Artificiale (IA).
Questa innovativa ricerca ha utilizzato algoritmi avanzati e modelli predittivi per identificare composti antibiotici precedentemente sconosciuti, aprendo nuove prospettive nella lotta contro le infezioni e la resistenza agli antibiotici.
Questa scoperta segna un passo significativo nel percorso verso trattamenti più efficaci e personalizzati. Scendiamo nei dettagli.
Nuovi antibiotici scoperti dall’Intelligenza Artificiale
Una nuova classe di antibiotici per i batteri Staphylococcus aureus (MRSA) è stata scoperta grazie all’intelligenza artificiale. Gli scienziati hanno finalmente scoperto una nuova classe di antibiotici dopo sessant’anni.
Questa scoperta è ancora più innovativa perché questo batterio è in grado di resistere ai farmaci esistenti e miete ogni anno migliaia di vittime in tutto il mondo. Quindi questa è davvero una svolta importante.
James Collins, professore di ingegneria e scienza medica presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha rilasciato questa importante dichiarazione: “L’intuizione è stata che potevamo vedere cosa avevano imparato i modelli di IA per prevedere quali molecole sarebbero buoni antibiotici“.
Il problema dei batteri resistenti agli antibiotici
Con l’aumento dell’utilizzo degli antibiotici, gli esseri umani hanno amplificato notevolmente il fenomeno naturale della resistenza agli antibiotici: ogni volta che vengono utilizzati questi medicinali, i batteri resistenti possono moltiplicarsi poiché sono gli unici in grado di sopravvivere e crescere in tali circostanze.
Durante il processo di moltiplicazione batterica, che avviene frequentemente (spesso più volte all’ora), si verificano errori nella replicazione del materiale genetico dei batteri (DNA), noti come mutazioni. Alcuni di questi errori di replicazione possono indurre i batteri a tollerare la presenza degli antibiotici.
Inoltre i batteri possono imparare a diventare resistenti anche attraverso lo scambio di piccoli anelli di DNA chiamati plasmidi, sia tra batteri della stessa specie che tra batteri di specie diverse.
Il fenomeno più preoccupante, che si sta verificando in tutto il mondo, è l’aumento di resistenza da parte di alcuni batteri patogeni a più tipi di antibiotici. Questi batteri multiresistenti possono continuare a crescere e diffondersi anche quando vengono trattati con diverse classi di antibiotici.
Alcuni batteri possono essere addirittura resistenti a tutti gli antibiotici conosciuti. Questo può portare al diffondersi di patologie batteriche fatali. Ecco questa scoperta è straordinaria!
L’intelligenza artificiale aiuterà a sconfiggere la resistenza agli antibiotici
I risultati di questa ricerca portata avanti da un team di 21 ricercatori sono stati pubblicati su Nature.
Il team dietro il progetto ha utilizzato un modello di deep learning per prevedere l’attività e la tossicità del nuovo composto.
L’Intelligenza artificiale è in grado di accelerare l’identificazione di potenziali candidati farmaceutici, prevederne le proprietà e ottimizzare il processo di sviluppo del farmaco, prima che venga messo in commercio.
In questo caso, i ricercatori si sono concentrati sullo Staphylococcus aureus in quanto è resistente alla meticillina (MRSA).
Le infezioni da MRSA possono variare da lievi infezioni cutanee a malattie più gravi e potenzialmente pericolose per la vita come la polmonite e le infezioni del flusso sanguigno.
Secondo il Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie (ECDC), ogni anno nell’Unione europea si verificano quasi 150.000 infezioni da MRSA e quasi 35.000 persone muoiono ogni anno a causa della resistenza agli antibiotici.
Per creare i dati di addestramento, è stata analizzata l’attività antibiotica contro l’MRSA di circa 39.000 composti. Sia i dati risultanti che i dettagli sulle strutture chimiche dei composti sono stati poi inseriti nel modello.
Questi modelli sono stati addestrati per valutare la tossicità dei farmaci su tre diversi tipi di cellule umane.
Integrando queste previsioni sulla tossicità con l’attività antimicrobica, gli scienziati hanno identificato i composti in grado di combattere i microbi in modo efficace e che causano meno danni al corpo umano.
Questo ha permesso di scoprire due promettenti candidati antibiotici della stessa classe.
Non è più possibile combattere tutti i batteri con gli antibiotici oggi conosciuti
Non è più possibile combattere ogni batterio esistente con gli antibiotici convenzionali perché i germi multiresistenti rendono sempre più difficile il trattamento delle infezioni. Sono quindi necessari nuovi principi attivi, il cui sviluppo può essere accelerato proprio dall’intelligenza artificiale (AI).
Invece di utilizzare i cosiddetti antibiotici ad ampio spettro, che combattono una varietà di batteri, i ricercatori hanno puntato su una terapia molto mirata quando hanno cercato principi attivi contro i batteri resistenti.
Utilizzando un sistema di intelligenza artificiale gli scienziati ricercano sostanze e molecole speciali che consentano un controllo preciso del germe problematico e resistente.
I medici fanno sempre più affidamento sull’uso dell’intelligenza artificiale e delle tecnologie di simulazione nella ricerca e nella terapia per curare i pazienti in modo più efficiente ed economico o per trovare nuove terapie o principi attivi in modo più mirato e rapido.
