Inteligența artificială găsește noi remedii pentru bolile rare, inclusiv Parkinson. Cercetătorii caută medicamente împotriva bacteriilor rezistente la antibiotice

Cercetătorii vorbesc despre cum inteligența artificială îi ajută în descoperirea unor noi medicamente împotriva „superbacteriilor” rezistente la antibiotice, a bolii Parkinson, dar și a multor boli rare. Aceștia au admis că de o jumătate de secol pierdem, ușor ușor, lupta cu bacteriile, dar inteligența artificială vine în ajutor.

Inteligența artificială, aliat de nădejde în lupta împotriva bacteriilor rezistente la antibiotice

Aproximativ 1,1 milioane de oameni mor în fiecare an din cauza infecțiilor, după ce bacteriile au devenit tot mai rezistente la medicamente. Numărul deceselor se așteaptă să crească la peste opt milioane până în 2050 dacă nu se găsesc soluții urgente. Dezvoltarea unor noi antibiotice reprezintă un proces lent, astfel că între anii 2017 și 2022 au fost aprobate pentru utilizare doar 12 antibiotice noi, iar majoritatea sunt, oricum, similare cu tipurile de medicamente existente la care bacteriile dezvoltă deja rezistență. Acum, cercetătorii se bazează pe inteligența artificială și se folosesc de ea pentru a ajuta la dezvoltarea unor noi terapii.

„Putem, în câteva zile sau ore, să analizăm biblioteci uriașe” de compuși chimici pentru a-i identifica pe cei care prezintă activitate antibacteriană, spune James Collins, profesor de inginerie medicală și științe la Institutul de Tehnologie din Massachusetts din Cambridge, SUA, conform BBC. Collins și echipa sa au reușit deja să descopere doi compuși noi care s-ar putea dovedi esențiali împotriva infecțiilor extrem de rezistente la medicamente, precum gonoree și stafilococ auriu.

Cum au procedat? Cercetătorii, în frunte cu profesorul Collins au antrenat un model de inteligență artificială generativă pentru a recunoaște structurile chimice ale antibioticelor cunoscute, ceea ce a permis algoritmului să învețe lucrurile necesare pentru distrugerea bacteriilor. De exemplu, au folosit AI-ul pentru a examina peste 45 de milioane de structuri chimice diferite în vederea unui tratament mult mai eficient pentru gonoree și pentru infecțiile cu stafilococ auriu, ambele bacterii fiind extrem de rezistente la medicamente.

Digi24.ro

Fractură în baza de susținători MAGA. Figuri cheie din ambele tabere ale mișcării îl critică pe Donald Trump

Collins și colegii săi au conceput în acest mod 36 de milioane de compuși cu potențial de a acționa împotriva bacteriilor. Echipa a selectat 24 pentru a-i sintetiza în laborator. Șapte s-au dovedit a avea o anumită activitate antimicrobiană, iar două au fost extrem de eficiente în uciderea tulpinilor ambelor bacterii care erau rezistente la alte tipuri de antibiotice.

Digisport.ro

FOTO Apariție total neașteptată la înmormântarea lui Mircea Lucescu! Nu l-a recunoscut mai nimeni

Aceeași echipă s-a folosit de inteligența artificială și pentru a descoperi alți compuși noi, mai puternici, care ucid o gamă largă de bacterii rezistente la tratament, inclusiv Clostridium difficile, o infecție intestinală comună, și Mycobacterium tuberculosis, care provoacă tuberculoza.

Noi descoperiri și în cazul bolii Parkinson

Boala Parkinson a fost identificată, pentru prima oară, în 1817. După mai bine de două secole, încă nu există niciun tratament care să încetinească progresia bolii, iar specialiștii nu au descoperit nici cauza bolii. Există peste 10 milioane de pacienți care suferă de Parkinson în întreaga lume.

„Există dezbateri nesfârșite despre originea acestei tulburări. Dacă mergi la o conferință despre Parkinson, vei auzi zeci de ipoteze diferite, toate investigate în mod activ. Au existat un număr imens de studii clinice care investighează diferite ipoteze, dar până în prezent acestea nu au avut succes”, spune Michele Vendruscolo, profesor de biofizică și co-director al Centrului pentru Boli cu Pliere Misă de la Universitatea Cambridge din Marea Britanie, conform sursei menționate.

În 2024, Vendruscolo și colegii săi au publicat un studiu în care au folosit o formă de inteligență artificială pentru a pentru a căuta potențiali candidați la medicamente, capabili să vizeze aglomerările de proteine ​​pliate greșit din creier care apar la pacienții cu Parkinson. Se crede că agregările de proteine, cunoscute sub numele de corpi Lewy, joacă un rol în stadiile inițiale ale neurodegenerării la pacienții cu Parkinson, ducând în cele din urmă la simptome precum tremurat, încetinire a mișcărilor și rigiditate musculară.

În prezent, cel mai eficient tratament pentru Parkinson este Ledovopa, un medicament care ajută la ameliorarea simptomelor bolii, dar poate provoca și efecte secundare, cum ar fi mișcările involuntare. Vendruscolo se concentrează pe stoparea progresiei bolii în sine. El și echipa sa au pornit de la un set de compuși care fuseseră deja identificați ca fiind potențial eficienți în tratamentul corpilor Lewy.

Astfel, echipa s-a folosit de inteligența artificială pentru a descoperi noi compuși eficienți. Pentru a trata bolile neurodegenerative precum Parkinson, moleculele trebuie să fie suficient de mici pentru a putea trece prin bariera hematoencefalică. Puterea inteligenței artificiale constă în faptul că poate restrânge foarte rapid căutarea de medicamente. Compușii sugerați de Vendruscolo prin inteligență artificială au fost apoi testați în laborator.

„Am măsurat care dintre substanțe se legau efectiv [de corpii Lewy] și am reintrodus aceste informații în programul de învățare automată, astfel încât acesta să poată învăța din propriile greșeli”, spune el. Compușii identificați de inteligența artificială au fost, de asemenea, mult mai noi decât cei care s-ar fi găsit folosind metode tradiționale de dezvoltare a medicamentelor. Aceștia sunt acum supuși unor teste suplimentare pentru a evalua dacă ar putea fi oferiți într-o zi ca terapie pacienților cu Parkinson.

Inteligența artificială se dovedește deosebit de utilă în găsirea de tratamente pentru boli rare, adesea trecute cu vederea de companiile farmaceutice, din cauza lipsei de stimulente financiare oferite de numărul atât de mic de pacienți potențiali. În ultimii ani, inteligența artificială a identificat potențialul de reutilizare a tratamentelor existente pentru afecțiuni precum sindromul Pitt-Hopkins, o boală cromozomială rară, sarcoidoza, o boală inflamatorie rară, și tumora Wilms, un cancer renal rar care afectează copiii mici.

„Majoritatea dezvoltării de noi medicamente ar putea fi ghidată de inteligența artificială”

Cercetătorii de la Universitatea McGill din Montreal, Quebec, Canada au folosit, recent, inteligența artificială pentru a reutiliza medicamente pentru fibroza pulmonară idiopatică (FPI), o boală pulmonară rară, progresivă, caracterizată prin cicatrizarea și îngroșarea țesutului pulmonar.

„Cred că, în următorii cinci până la zece ani, majoritatea dezvoltării de noi medicamente ar putea fi ghidată de inteligența artificială”, susține Jun Ding profesor asistent în cadrul departamentului de medicină al Universității McGill.

Cercetătorii au extras celule pulmonare de la participanți sănătoși și pacienți aflați în diferite stadii ale progresiei bolii, utilizând secvențierea ADN de înaltă rezoluție pentru a genera o mulțime de date. Acest lucru le-a permis să vadă cum s-au schimbat celulele pe parcursul bolii. Apoi au construit un model generativ de inteligență artificială care ar simula acest lucru, cartografiind tranzițiile diferitelor stări și populații celulare pe măsură ce boala avansa. Pe parcurs, ar evidenția, de asemenea, orice biomarkeri care ar putea fi utilizați pentru a diagnostica boala și potențialele ținte terapeutice.

Ding spune că inteligența artificială dezvoltată de el și colegii săi ar putea fi utilizată și în cazul altor boli, inclusiv cancere și afecțiuni pulmonare. Echipa sa continuă să îmbunătățească modelul și să îl diversifice pentru diferite afecțiuni.

Și utilizarea inteligenței artificiale are limitele ei

Deși există progrese semnificative susținute de inteligența artificială, specialiștii spun că se lovesc și de anumite piedici. Aici este vorba despre accesul la seturile de date. Multe dintre seturile de date despre medicamente sunt deținute de companii de biotehnologie și farmaceutice, ceea ce înseamnă că nu sunt disponibile publicului.

„Trebuie să obțineți date despre proprietățile medicamentelor, cum ar fi absorbția, distribuția, excreția, toxicitatea. Nu avem aceste seturi de date”, susține Collins. Cu toate acestea, inteligența artificială rămâne, în prezent, cea mai utilă în etapa inițială de screening a procesului de dezvoltare a medicamentelor, mai exact în identificarea țintei și în găsirea moleculelor care se leagă de aceasta.

„Inteligența artificială revoluționează descoperirea medicamentelor, dar numai în moduri foarte specifice”, a afirmat Vendruscolo. Identificarea țintei și moleculelor sunt doar doi pași din procesul lung necesar pentru dezvoltarea de noi medicamente, ceea ce înseamnă că ar putea trece ceva timp până când oricare dintre aceste potențiale tratamente vor ajunge la pacienți, dacă vor ajunge vreodată, relatează sursa citată.