פריצת דרך: מולקולות אנטיביוטיות יילחמו בחיידקים עמידים

חוקרים במכון MIT, הצליחו לאחרונה, לזהות באמצעות אלגוריתם של תבונה מלאכותית, תרכובת אנטיביוטית חזקה מאד שמתגלה כיעילה ביותר גם כנגד חיידקים שכבר הצליחו לפתח עמידות לאנטיביוטיקה.

מדובר בפריצת דרך של ממש שהתאפשרה באמצעות ההתקדמות בעולם הבינה המלאכותית שאפשרה למחשב לסקור במהירות גבוהה, כ-מאה מיליון מבנים ותרכובות כימיות של אנטיביוטיקה תוך מספר ימים. אחד מכותבי המאמר על התגלית הפרופסור ג'יימס קולינס, אומר: "רצינו לרתום את היכולות העצומות של תחום הבינה המלאכותית אל תחום חקר התרופות וזאת כדי לפתוח עידן חדש בתחום המחקר הזה ואכן גילינו מולקולה מדהימה שהיא אחת האנטיביוטיקות החזקות ביותר שהתגלו אי פעם".

פרופסור רגינה ברזילי מ-MIT, שחיברה יחד עם פרופ' קולינס את המאמר אומרת: "המודל הזה של למידת מכונה, בו המחשב סוקר את הידע בתחום ומגלה תרופות חדשות, הוא זול מאד. מדובר בהתקדמות שלא ניתן היה לעשות בצורה המחקר הרגילה שהצריכה השקעה ענקית והמון זמן וכסף".

הרצון למצוא תרופות חדשות של אנטיביוטיקה קיים כבר עשרות שנים וזאת מכיוון שחיידקים רבים הפכו לעמידים כלפי התרופות שקיימות. אולם מדובר במסע יקר כאשר עד כה נמצאו בדרך כלל תרופות חדשות על בסיס תרופות אנטיביוטיות שכבר קיימות בשוק ולא יוצרו ממש מולקולות חדשות. הסיבה לכך היא הקושי הרב במחקר נרחב כל כך על התכונות של כל תרופות ועל מציאת שילובים אחרים שלה שיכולים להתמודד טוב יותר עם החיידקים.

לכן היה רצון של החוקרים לקחת את הידע של מערכת מחשב עצביות כדי שאלו יבחנו את התחום, אולם לדברי פרופ' קולינס "עד לאחרונה לא היה למחשבים יכולת לחקור לעומק את המבנים האלו כדי לזהות תכונות או יכולות שיהרגו חיידקים". כאמור כעת, קיים כבר הידע ובתחילה החוקרים לימדו את המחשב להתמודד עם חיידקי אי.קולי. הם לימדו את המחשב לסרוק 2500 מולקולות שמתוכם 1700 הן תרופות מאושרות על ידי ה-FDA ו-800 הן תרופות טבעיות.

אחרי שהמחשב למד כיצד לנתח את התרופות האלו העלו החוקרים למחשב את המידע של תרופות אנטיביוטיות שיש למכון, בהן כ-6000 תרכובות של תרופות והמחשב עיבד את כל המידע ומצא תרופה חדשה לגמרי לחיידקי אי.קולי, שלא דומה לאנטיביוטיקה קיימת כלל. התרופה החדשה נקראה הליצין, על שם הבינה המלאכותית בסרט אודיסאה בחלל, והיא התגלתה כיעילה מאד נגד חיידקים שהפכו עמידים לאנטיביוטיקות אחרות כשבמקביל היא ככל הנראה אינה מזיקה לתאים האנושיים.

למעשה - בחינה של ההליצין הראתה שבניגוד לתרופות אחרות שהחיידקים הפכו לעמידות כלפיהן כבר אחרי 3 ימים - במקרה הזה הם לא פיתחו עמידות לתרופה גם אחרי חודש שלם של חשיפה אליה. חשוב לציין כי כרגע המולקולה נבדקה על עכברים שהודבקו במחלות קשות אליהם נחשפו חיילים אמריקאים בעיראק. בבחינה הזו התרופה, שמלכתחילה נחקרה נגד מחלת הסוכרת, הראתה טיפול טוב בעכברים והיא תחקר בעתיד גם על בני אדם.

אחרי זיהוי ההליצין חשפו החוקרים את המחשב למסד הנתונים ZINC15, אוסף מקוון של כ-1.5 מיליארד תרכובות כימיות. כך תוך שלושה ימים מצא המחשב 23 מולקולות נוספות שלא מוכרות שככל הנראה אינם רעילות לבני אדם ואפקטיביות נגד חיידקים. מעבר לכך החוקרים גם מתכננים לבדוק עם התוכנה דרכים לשדרוג וטיוב של תרופות קיימות של אנטיביוטיקה וזאת לסיוע לאנושות. כלל המידע שייאסף יימסר לפיתוח של חברות ללא מטרות רווח לטובת האנושות.