Neue Antibiotika aus dem Darm: Mit KI und Mikroben gegen resistente Bakterien kämpfen

BerlinDer menschliche Darm beherbergt etwa 100 Billionen Mikroben, die ständig um Ressourcen konkurrieren. Laut César de la Fuente von der University of Pennsylvania könnte dieses Umfeld Wissenschaftlern helfen, neue Antibiotika zu entdecken. De la Fuentes Labor und das Team von Ami S. Bhatt an der Stanford University haben die Darmmikrobiome von fast 2.000 Menschen untersucht und dabei mehrere potenzielle antibiotische Substanzen identifiziert.

Biologische Forschung nutzt zunehmend große genetische Datenbanken. Statt physischer Proben verwenden Forscher jetzt computergestützte Methoden. Mittels künstlicher Intelligenz können sie große Mengen an genetischen Daten schnell durchforsten. Laut de la Fuente untersucht sein Labor Genome, Metagenome und Proteome, um rasch neue Antibiotika zu finden. Diese Methode ist wesentlich schneller als herkömmliche Techniken und konzentriert sich auf den Wettbewerb zwischen Bakterien im Darm.

Der Ansatz umfasst mehrere entscheidende Schritte: Zunächst wird genetisches Material aus dem menschlichen Darm gesammelt. Im nächsten Schritt identifiziert Künstliche Intelligenz genetische Sequenzen, die gegen Bakterien wirken könnten. Auf Basis dieser Sequenzen werden anschließend Peptide entwickelt. Schließlich werden diese Peptide in Bakterienkulturen und an Tiermodellen getestet, um ihre Wirksamkeit zu überprüfen.

Peptide: Neue Hoffnung in der Antibiotika-Forschung

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Peptide sind kurze Ketten von Aminosäuren, die als neue Antibiotika in Frage kommen könnten. Die Forscher analysierten über 400.000 Proteine und entdeckten viele Peptide, die sich von den bisher bekannten bakterienbekämpfenden Peptiden unterschieden. Das beste Peptid, genannt Prevotellin-2, zeigte eine ebenso gute Wirksamkeit wie Polymyxin B, ein von der FDA zugelassenes Medikament gegen hartnäckige Infektionen.

Diese Methode beschleunigt die Entdeckung von Antibiotika und erweitert das Spektrum antimikrobieller Peptide. KI kann vorhersagen, welche Peptide wirksam gegen Bakterien sind, und dabei neue identifizieren, die sonst unentdeckt geblieben wären. Dadurch kann das Darmmikrobiom zur Entwicklung von Antibiotika beitragen, die gegen resistente Bakterien wirken.

Forscher sind zuversichtlich, dass diese Innovationen zu neuen medizinischen Behandlungen führen werden. Unter der Leitung von de la Fuente und Bhatt erhielt das Projekt bedeutende Unterstützung durch diverse Förderungen und Institutionen, was dessen Bedeutung und Potenzial zur Verbesserung des Gesundheitswesens verdeutlicht. Die Studien zeigen, wie die digitale Biologie dringende medizinische Probleme lösen kann, indem sie neue und wirksame Antibiotika entwickelt, um die alten, weniger wirksamen zu ersetzen.