Umělá inteligence (AI) v poslední době způsobuje revoluci v mnoha různých oblastech, a to včetně biologie a medicíny. Chytré počítačové algoritmy vědcům a lékařům pomáhají třeba s předvídáním proteinových struktur nebo s navrhováním protilátek, jež dokáží bojovat s některými z nejzávažnějších onemocnění.
Velkým problémem současné medicíny jsou ale také bakterie, respektive jejich rezistence na antibiotika. Ta se totiž v posledních letech postupně zvyšuje, jelikož bakterie mají velmi dobrou schopnost se „učit“ a přizpůsobovat, díky čemuž se stávají imunními vůči některým dlouhodobě používaným lékům.
Celou situaci pak podle webu Singularity Hub ještě zhoršuje takzvaný horizontální přenos. Geny rezistentní na antibiotika lze totiž zakódovat do malých kousků DNA, jež se mohou přenést do sousedních bakterií. To jim poskytne stejnou schopnost bránit se antibiotikům, kterou mohou navíc následně znovu šířit dál.
Válku proti bateriím jsme prohrávali
Kvůli zvyšující se rezistenci se vědci v poslední době stále intenzivněji snaží najít nová antibiotika, proti nimž se bakterie zatím bránit neumí. Tento proces je ovšem velmi zdlouhavý, jelikož nalezení látky, její důkladné otestování a následné uvedení léku na trh většinou trvá okolo 10 let. Není tedy divu, že se někteří odborníci obávají, že lidstvo nyní válku proti bakteriím prohrává.
Na poplach navíc bije také Světová zdravotnická organizace (WHO), která tvrdí, že bez novějších generací antibiotik budou pacienti při různých chirurgických zákrocích čelit vyššímu riziku smrti v důsledku infekce. Potvrzují to rovněž nedávná data, podle nichž rezistence na antibiotika ročně způsobí přibližně 1,3 milionu úmrtí po celém světě. Ostatně, není se čemu divit, neboť ještě před objevem penicilinu v roce 1928 mohlo vést ke smrti v důsledku infekce i obyčejné škrábnutí či říznutí se kuchyňským nožem.
„V současnosti existuje opravdu naléhavá potřeba přijít s novými metodami pro objevování účinných antibiotik,“ uvedl v tiskové zprávě Queenslandské technologické univerzity (QUT) v Brisbane australský biolog Luis Pedro Coelho.
Většina testovaných vzorků uspěla
Hledání nových antibiotik dosud většinou probíhalo metodou pokus-omyl, kdy vědci sbírali třeba vzorky z exotických mechů nebo jiných rostlin, které mohly mít potenciál účinně bojovat proti infekcím. Kvůli zdlouhavosti tohoto procesu se ale nyní výzkumníci z QUT pod vedením Coelha rozhodli využít umělou inteligenci, jež dokáže pracovat s obrovským množstvím dat.
Ve své studii tedy tým nasadil chytré algoritmy k prohledání obří databáze jménem AMPSphere, v níž měla AI najít antimikrobiální peptidy s možnými antibiotickými vlastnostmi. Zmíněná databáze přitom obsahuje více než 63 tisíc metagenomů (genetických informací izolované z různých organismů) a téměř 88 tisíc dalších mikrobiálních genomů. Zkoumané vzorky pocházely z oceánů i pevniny a obsahovaly také lidské a zvířecí střevní mikroby.
První výsledky studie každopádně ukázaly, že právě AI by mohla do oboru přinést skutečnou revoluci. Při analýze tohoto obrovského množství dat totiž umělá inteligence odhalila téměř milion potenciálních odolných antibiotik. Vědci následně syntetizovali stovku z nich, přičemž u 63 genomů zjistili, že dokázaly ve zkumavce snadno zlikvidovat bakterie, a tedy i potlačit infekci.
Místo několika roků už jen pár hodin
Díky AI se podařilo objevit například lék, který si dokázal hravě poradit s nebezpečnou bakterií způsobující kožní léze u myší. Vědcům přitom stačilo podat pouhou jednu dávku antibiotika, jež zcela zahubila všechny bakterie. Nakažené myši se tudíž brzy vyléčily a na základě jejich následného sledování výzkumníci označili za nepravděpodobné, že by měly jakékoliv vedlejší účinky.
„Zapojení umělé inteligence do objevování antibiotik se nyní stalo realitou, díky čemuž se výrazně urychlila naše schopnost objevovat nové potenciální léky. To, co kdysi trvalo roky, lze nyní pomocí počítačů zvládnout během několika hodin,“ zmínil další spoluautor studie César de la Fuente z Pensylvánské univerzity.
Výzkumníci chtějí ve své studii dále pokračovat a blíže prozkoumat i další potenciální léky. Tím nejzásadnějším zjištěním je ale bezpochyby fakt, že umělá inteligence může výrazně usnadnit nalezení nových antibiotik, a přispět tak k záchraně životů milionů lidí.
