Pionieri dell'AI: nuovo antibiotico sicuro contro i batteri resistenti

RomeRicercatori dell'Università del Texas ad Austin hanno utilizzato l'intelligenza artificiale per creare un nuovo antibiotico che potrebbe combattere i batteri resistenti agli antibiotici, un grave problema di salute a livello mondiale. Lo studio, pubblicato su Nature Biomedical Engineering, ha impiegato modelli linguistici avanzati simili a quelli di ChatGPT.

Gli scienziati si sono in un primo momento concentrati su Protegrin-1, un potente antibiotico che uccide i batteri ma risulta tossico per gli esseri umani. Hanno quindi utilizzato l'intelligenza artificiale per riprogettare questo farmaco rendendolo sicuro per l'uomo, creando così una versione più sicura denominata Protegrin-1.2 selettivo per i batteri (bsPG-1.2). I primi test sugli animali hanno mostrato che i topi trattati con bsPG-1.2 avevano meno batteri nei loro organi rispetto ai topi non trattati.

La metodologia principale comprendeva:

• Creazione di oltre 7.000 varianti di Protegrina-1.
• Individuazione delle aree di modifica senza perdere l'attività antibiotica.
• Addestramento di un modello linguistico di proteine (LLM) per valutare milioni di varianti.
• Guida del team verso bsPG-1.2, mirata alle membrane batteriche senza danneggiare le cellule umane.

L'apprendimento automatico nel campo dell'ingegneria delle proteine e dei peptidi rappresenta un grande progresso. In passato, trovare molecole efficaci richiedeva molto lavoro di laboratorio e test individuali. Grazie al machine learning, questo processo è molto più rapido ed efficiente, consentendo di individuare i composti utili in maniera più veloce ed efficace.

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L'IA aiuta a creare nuovi farmaci individuando molecole che potrebbero essere utilizzate per trattamenti. Inoltre, migliora gli antibiotici esistenti, rendendoli più sicuri ed efficaci. Ad esempio, le tecniche utilizzate dall'IA per raggruppare parole simili nei testi possono essere applicate anche alle sequenze proteiche. Nelle proteine, sequenze con funzioni simili, come combattere i batteri, possono essere raggruppate. Questo aiuta i ricercatori a trovare rapidamente varianti efficaci.

Con l'avanzare dell'intelligenza artificiale, la medicina potrebbe subire un enorme impatto. Metodi simili potrebbero essere applicati ad altri farmaci, non solo agli antibiotici. Questo potrebbe rivoluzionare il modo in cui sviluppiamo trattamenti, rendendoli più rapidi e mirati a combattere specifici patogeni.

Questa ricerca dimostra l'importanza della collaborazione interdisciplinare. Combinando biologia, intelligenza artificiale e apprendimento automatico, possiamo ottenere risultati che non sarebbero raggiungibili lavorando separatamente. Il progetto è stato sostenuto da diverse organizzazioni, tra cui i National Institutes of Health e la Welch Foundation. Questo sottolinea la necessità di finanziamenti continui per supportare tali lavori innovativi.

L'Università del Texas a Austin ha proclamato il 2024 Anno dell'Intelligenza Artificiale per sottolineare quanto sia rilevante l'IA in vari settori. Questo studio dimostra come l'intelligenza artificiale possa affrontare grandi sfide come la resistenza agli antibiotici e offrire soluzioni terapeutiche migliori in tempi brevi.