Πέντε έως επτά χρόνια και 350 εκατομμύρια έως 5,5 δισεκατομμύρια δολάρια. Αυτός είναι ο χρόνος και το χρήμα που απαιτεί η ανακάλυψη κάθε νέας δραστικής ουσίας, δηλαδή κάθε φαρμάκου, σύμφωνα με μελέτη του Forbes. Τι θα γινόταν, όμως, αν μπορούσαμε να εξετάζουμε πάνω από 100 εκατομμύρια χημικές ενώσεις μέσα σε λίγες ημέρες; Ποιους δρόμους θα άνοιγε αυτή η δυνατότητα για την επιστήμη της φαρμακευτικής;
Η απάντηση δόθηκε πριν από λίγες ημέρες στο ΜΙΤ των ΗΠΑ, όπου ερευνητές ανακάλυψαν ένα νέο, πανίσχυρο αντιβιοτικό χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμό μηχανικής μάθησης. Το εντυπωσιακό είναι ότι το φάρμακο εξολοθρεύει πολλά από τα πιο επικίνδυνα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων κάποιων που είναι ανθεκτικά σε όλα τα γνωστά αντιβιοτικά.
Το δύσκολο ήταν ο σχεδιασμός του αλγόριθμου. Τι θα πρέπει να ψάχνει ένας αλγόριθμος που σχεδιάζει φάρμακα; Οι ερευνητές από το ΜΙΤ επέλεξαν ως σημείο αναφοράς το Ε.coli και σχεδίασαν τον αλγόριθμο έτσι ώστε να αναζητά χημικά χαρακτηριστικά που να σκοτώνουν το συγκεκριμένο βακτήριο. Η αρχική «βιβλιοθήκη» εκπαίδευσης περιλάμβανε 2.500 μόρια, μεταξύ των οποίων 1.700 εγκεκριμένα φάρμακα και 800 φυσικά προϊόντα, με ολότελα διαφορετικές χημικές δομές και ιδιότητες.
Όταν ο αλγόριθμος αφομοίωσε τις αρχικές πληροφορίες και «ωρίμασε» λειτουργικά, οι ερευνητές συνέχισαν με μια ευρύτερη βάση δεδομένων από περίπου 6.000 χημικές ενώσεις. Και μέσα εκεί το εντόπισε: ένα μόριο που έμοιαζε να έχει ισχυρές αντιβακτηριακές ιδιότητες αλλά και χημική δομή διαφορετική από τα υπάρχοντα αντιβιοτικά. Μάλιστα, το ίδιο μόριο φαινόταν να πληροί ένα ακόμη κριτήριο, την χαμηλή τοξικότητα στα ανθρώπινα κύτταρα.
Στο «θαυματουργό» αυτό μόριο δόθηκε το όνομα halicin, προς τιμήν του υπολογιστή Τεχνητής Νοημοσύνης HAL από την κλασσική ταινία επιστημονικής φαντασίας «2001: Οδύσσεια του Διαστήματος».
Η συνέχεια περιλάμβανε εργαστηριακές δοκιμές απέναντι σε δεκάδες βακτήρια που εμφάνιζαν υψηλή αντοχή στα υφιστάμενα αντιβιοτικά. Η halicin τα σκότωσε όλα εκτός από την Pseudomonas aeruginosa, δηλαδή την Αεριογόνο Ψευδομονάδα, ένα βακτήριο που ευθύνεται για πληθώρα λοιμώξεων, από μια απλή ωτίτιδα ως σοβαρές μηνιγγίτιδες.
Για να εξεταστεί η αποτελεσματικότητα του μορίου σε έμβια όντα, οι επιστήμονες το χορήγησαν σε ποντίκια που είχαν μολυνθεί με το θανατηφόρο πολυανθεκτικό βακτήριο A. baumanni. Μάλιστα, το στέλεχος που χρησιμοποιήθηκε στη δοκιμή ήταν ανθεκτικό σε όλα τα γνωστά αντιβιοτικά, ωστόσο η εφαρμογή μιας αλοιφής με halicin εξάλειψε τις μολύνσεις μέσα σε 24 ώρες.
Και αυτό είναι μόνο η αρχή. Μετά την ταυτοποίηση της halicin, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον αλγόριθμο για να «διαβάσουν» περισσότερα από 100 εκατομμύρια μόρια που επιλέχθηκαν από τη βάση δεδομένων ZINC15, μια online βιβλιοθήκη με περίπου 1,5 δισεκατομμύρια χημικές ενώσεις. Μετά από μόλις τρεις ημέρες ακατάπαυστης εργασίας, ο αλγόριθμος εντόπισε 23 υποψήφια μόρια που είναι ανόμοια με τα υπάρχοντα αντιβιοτικά και μη τοξικά για τα ανθρώπινα κύτταρα…
