AI vindt tientallen nieuwe antibiotica in wereldwijd microbioom

Antibioticaresistentie is een van de grootste uitdagingen voor de volksgezondheid en eist jaarlijks al naar schatting 1,3 miljoen mensenlevens. Volgens onderzoeker Luis Coelho van de Technologische Universiteit van Queensland wordt verwacht dat antibioticaresistentie tegen 2050 tot tien miljoen sterfgevallen per jaar zou kunnen leiden.

Daar heeft onderzoek waaraan hij heeft meegewerkt nu misschien iets tegen gevonden. Ze kregen daarbij de hulp van artificiële intelligentie (AI) die werd losgelaten op het 'wereldwijde microbioom'.

Microbioom

Het microbioom zijn alle bacteriën, schimmels en andere micromechanismen in onze darmen, maar ook in planten, koralen, de bodem en dieren.

De onderzoekers leggen uit dat de natuur altijd een goede plek is geweest om te zoeken naar nieuwe medicijnen, waaronder antibiotica. Bacteriën zijn alomtegenwoordig op onze planeet en hebben zelf ook antibacteriële verdedigingsmechanismen ontwikkeld, vaak in de vorm van korte eiwitten (peptiden).

De ontdekking van penicilline en andere van natuurlijke producten afgeleide antibiotica hebben een revolutie in de geneeskunde teweeggebracht, zegt medeauteur César de la Fuente. Maar de toenemende dreiging van antibioticaresistentie maakt de behoefte aan nieuwe antimicrobiële verbindingen dringend. Dergelijke verbindingen kunnen snel en efficiënt worden opgespoord door het gebruik van AI.

Antibiotische verbindingen

Voor de studie in Cell hebben de onderzoekers AI ingezet op het wereldwijde microbioom. Ze gebruikten daartoe 'machine learning’ om antibiotica te zoeken in een dataset van tienduizenden bacteriën en andere primitieve organismen.

Dit leverde bijna een miljoen potentiële 'antibiotische verbindingen' op, waarvan er tientallen veelbelovende activiteit vertoonden in de eerste tests tegen bacteriën. “Bij de eerste test doodden 63 van de 100 kandidaten minstens één van de geteste bacteriën en soms zelfs meerdere,” zegt de la Fuente. “In sommige gevallen waren deze moleculen zelfs bij een zeer lage dosis effectief tegen bacteriën.”

“Onderzoek dat ooit jaren duurde, kan nu met behulp van computers in enkele uren worden bereikt”, zegt de la Fuente. “Het heeft onze capaciteit om nieuwe potentiële geneesmiddelen te vinden enorm versneld.”