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Intelligenza artificiale (IA)

Grazie all’intelligenza artificiale scoperto un antibiotico efficace contro un superbatterio mortale

Un team di ricerca internazionale ha scoperto un nuovo antibiotico (l’abaucina) efficace contro l’Acinetobacter baumannii, un superbatterio considerato dall’OMS “minaccia critica” alla salute pubblica. La molecola è stata individuata grazie a un’IA e al processo dell’apprendimento automatico.
A cura di Andrea Centini
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Grazie all'intelligenza artificiale gli scienziati sono stati in grado di trovare un nuovo antibiotico (sperimentale) in grado di uccidere uno dei superbatteri più problematici in assoluto. Non a caso questo microorganismo, chiamato Acinetobacter baumannii, è stato inserito in una speciale black list da parte dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS): è classificato come una “minaccia critica” alla salute pubblica. Gli altri sono lo Pseudomonas aeruginosa e diverse specie di Enterobacteriaceae, tra i quali si annoverano batteri dei generi Klebsiella, Serratia e Proteus, oltre al conosciuto patogeno opportunista Escherichia coli. Questi microorganismi sono spesso resistenti a diverse tipologie di antibiotici – come i carbapenemi – e sono diffusissimi, soprattutto negli ambienti ospedalieri e nelle case di cura.

Le infezioni causate da questi superbatteri, così definiti proprio alla luce dell'antibioticoresistenza, uccidono già 1,3 milioni di persone ogni anno, ma si stima che entro il 2050 provocheranno oltre 10 milioni di morti nello stesso arco temporale, proprio perché avremo armi “spuntate” per combatterli. L'uso sconsiderato di questi farmaci e la mancata aderenza alle linee guida sono tra i principali volani del problema. Scovare nuovi antibiotici è fondamentale, ma è un lavoro estremamente complesso e lungo, che può richiedere anche decenni. Qui entra in gioco il supporto dell'intelligenza artificiale, che è in grado di scandagliare un numero enorme di composti farmaceutici / naturali e capire in base alla loro struttura chimica se possono essere efficaci o meno contro un determinato microorganismo. È proprio questo processo che gli scienziati hanno utilizzato per individuare l'abaucina, l'antibiotico sperimentale (lo ribadiamo) in grado di uccidere il resistente Acinetobacter baumannii.

A scoprirlo è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell'Institute for Infectious Disease Research – David Braley Centre for Antibiotic Discovery dell'Università McMaster (Canada) e del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell'Università di Harvard (Stati Uniti), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e di altri prestigiosi istituti. I ricercatori, guidati dai professori James J. Collins e Jonathan M. Stokes, per arrivare al nuovo antibiotico potenziale hanno innanzitutto testato l'efficacia di oltre 7.000 molecole note, che hanno la capacità di inibire la crescita dell'Acinetobacter baumannii in vitro. I dati di questi esperimenti sono stati dati pasto a una rete neurale (una IA) per addestrarla a comprendere quali strutture chimiche sono in grado di attaccare il batterio. Nel passo successivo hanno sottoposto all'intelligenza artificiale oltre 6.800 molecole con efficacia sconosciuta contro il batterio, chiedendole di individuare quelle potenzialmente in grado di ucciderlo. L'IA, grazie all'apprendimento automatico, ha tirato fuori dal cilindro un elenco di 240 molecole che gli scienziati ha ridotto a sole nove: da queste è emersa l'abaucina, un composto antibatterico con attività specifica proprio contro questo batterio (non ha dato esiti positivi contro altri).

I ricercatori hanno scoperto che l'abaucina “perturba il traffico di lipoproteine attraverso un meccanismo che coinvolge LolE” e sarebbe in grado di gestire la ferita infetta di un topo da Acinetobacter baumannii. Ci vorranno anni prima che l'antibiotico candidato possa finire sul mercato, tuttavia le nuove opportunità offerte dall'intelligenza artificiale potrebbero velocizzare in modo sensibile la scoperta di nuovi, fondamentali farmaci antibatterici come questo. I dettagli della ricerca “Deep learning-guided discovery of an antibiotic targeting Acinetobacter baumannii” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Chemical Biology.

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