Bakterien evolvieren ständig – was sie zu einer Gefahr macht. Nicht selten mutieren gefährliche Bakterien so, dass sie gegenüber bestimmten Antibiotika resistent werden. Das Ergebnis: Die durch die Bakterien verursachten Infektionen werden wesentlich gefährlicher. Deswegen sind Wissenschaftler weltweit ständig auf der Suche nach neuen Antibiotika. Ein solches wurde nun entdeckt – aber nicht von menschlichen Forschern, sondern von einer KI.


via Collins Lab at MIT

Antibiotika vs. Bakterien

Seit der Erfindung der Antibiotika im frühen 20. Jahrhundert befinden wir uns in einer Art Rennen mit den Bakterien. Neue Antibiotika erweisen sich eine Weile als effektiv, bis mehr und mehr Bakterien eine Resistenz entwickeln. Das gleiche Spiel wiederholt sich quasi mit jedem neuen Antibiotikum. Leider sind wir gerade dabei, das Rennen zu verlieren: Bakterien mutieren unverändert weiter, während die Entwicklung neuer Antibiotika zunehmend schwieriger wird.

Das liegt auch daran, dass die Entdeckung neuer Medikamente ein langwieriges Unterfangen ist, das unter anderem die Verarbeitung großer Mengen Daten erfordert – eine Aufgabe, die wie geschaffen für künstliche Intelligenzen ist. Das zeigte sich auch in einer Studie, die Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) sowie der Harvard University durchgeführt haben: Sie trainierten ein Modell für Maschinelles Lernen auf etwa 2.500 Moleküle, darunter auch registrierte Medikamente.


Im Anschluss ließen die Forscher ihre KI auf eine Datenbank mit 6.000 Molekülen los, um nach solchen zu suchen, die starke antibakterielle Aktivität aufwiesen. Und die KI fand ein solches.

We wanted to develop a platform that would allow us to harness the power of artificial intelligence to usher in a new age of antibiotic drug discovery. Our approach revealed this amazing molecule which is arguably one of the more powerful antibiotics that has been discovered„, so James Collins, der die Studie leitete.

Halicin: Auf dem Weg zu einem neuen AntibiotikumHalicin

Das betreffende Molekül wurde auf den Namen Halicin getauft – nach dem KI-System HAL aus dem Film 2001: A Space Odyssey. Halicin wurde bisher als potentielles Diabetes-Medikament behandelt, gilt aber nun als potenter antibiotischer Wirkstoff. In Laborversuchen konnte das Molekül nahezu jede Spezies Bakterien töten, gegen das es eingesetzt wurde, darunter auch hochresistente Erreger. Einzig vor dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa.

Als nächstes testeten die Forscher den Wirkstoff an Mäusen, die mit einem resistenten Bakterium infiziert waren. Halicin konnte die Infektionen innerhalb von 24 Stunden erfolgreich zurückschlagen.

Halicin wirkt, indem der Wirkstoff die Fähigkeit von Bakterien unterbricht, ,an den äußeren Membranen einen elektrochemischen Gradienten aufrechtzuerhalten. So wird der Prozess gestört, mit dem die Erreger Energie speichern, was sie effektiv tötet. Dieser Mechanismus macht es für Bakterien schwieriger, eine Resistenz zu entwickeln. „ When you’re dealing with a molecule that likely associates with membrane components, a cell can’t necessarily acquire a single mutation or a couple of mutations to change the chemistry of the outer membrane. Mutations like that tend to be far more complex to acquire evolutionarily„, so Jonathan Stokes, der an der Studie beteiligt war.

Der nächste Schritt des Teams ist es, Halicin so weiterzuentwickeln, dass es für menschliche Patienten geeignet ist. Die künstliche Intelligenz konnte außerdem 23 andere Moleküle identifizieren, die als Kandidaten für Antibiotika in Frage kommen. Zwei davon waren besonders wirkungsvoll. Diese beiden Moleküle werden in weiteren Studien untersucht werden.

via MIT

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1 Kommentar

  1. Jupp Kowalski

    24. Februar 2020 at 19:06

    Hallo,

    kleiner Hinweis: Antibiotika wurden nicht „erfunden“, sondern entdeckt: In einer Petrischale – durch Zufall. Zumindest, wenn man Alexander Fleming als „offiziellen“ Entdecker des Penicillins ansehen möchte. Denn auch vorher war schon bekannt, dass Schimmelpilze der Gattung Penicilinum das Wachstum von Milzbranderregern hemmen konnte.

    MfG,

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