Scoprire un antibiotico in poche ore? Se fino a poco tempo fa non sarebbe stato nemmeno immaginabile, oggi grazie all'intelligenza artificiale è diventato realtà.

Un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit) di Cambridge, dell’Università di Harvard e dell’Università McMaster di Hamilton, in Canada, ha individuato un nuovo potenziale antibiotico contro l'Acinetobacter baumannii, un batterio resistente praticamente a quasi tutti i farmaci finora disponibili.

Lo ha fatto attraverso reti neurali artificiali, ovvero modelli di apprendimento automatico (deep learning), capaci di selezionare miglia di molecole in tempi rapidissimi. Si tratta di un metodo che potrebbe rivoluzionare la ricerca contro l'antibiotico-resistenza, una delle minacce più gravi per la salute umana previste per i prossimi anni.

Il nuovo antibiotico

A partire da 7mila molecole, i ricercatori ne hanno individuato una che potrebbe essere efficace contro l’Acinetobacter baumannii, un batterio Gram-negativo che resiste quasi totalmente (90% circa) ad alcuni dei più potenti antibiotici disponibili (fluorochinoloni, aminoglicosidi, carbapenemi).

Come spiegato nello studio pubblicato su Nature Chemical Biology, i metodi di apprendimento automatico consentono di esplorare rapidamente lo spazio chimico, aumentando la probabilità di scoprire nuove molecole antibatteriche. Questo ha permesso quindi di ovviare le difficoltà nella ricerca di nuovi antibiotici contro questo farmaco attraverso gli approcci di screening convenzionali.

"Qui abbiamo esaminato circa 7.500 molecole – spiegano gli autori dello studio – che inibivano la crescita di A. baumannii in vitro. Abbiamo addestrato una rete neurale con questo set di dati sull'inibizione della crescita ed eseguito previsioni in silico per molecole strutturalmente nuove con attività contro A. baumannii. Grazie a questo approccio, abbiamo scoperto l'abaucina, un composto antibatterico con attività a spettro ristretto contro A. baumannii". 

L'abaucina è quindi la molecola rivelatasi efficace contro il "superbatterio", come confermato dagli esperimenti su topo, dove l'abbacina si è mostrata "in grado di controllare l'infezione da A. baumannii in un modello di ferita nel topo".

Prospettive future

L'eccezionalità di questo studio non sta solo nella scoperta del nuovo antibiotico, ma soprattutto nel procedimento adottato per farlo. Dato l'enorme problema rappresentato dall'antibiotico-resitenza – l'Oms ha stimato che nel 2050 le morti per infezioni da germi resistenti supereranno quelle per cancro, con 10 milioni di vite perdute -, si capiscono le potenzialità dell'impiego dell'IA nella ricerca medica.

"Questo lavoro – hanno commentato i ricercatori – evidenzia l'utilità dell'apprendimento automatico nella scoperta di antibiotici e descrive un promettente principio attivo con attività mirata contro un patogeno Gram-negativo impegnativo".

Il "superbatterio"

L'Acinetobacter baumannii è uno dei microrganismi più comunemente responsabili di infezioni in contesti ospedalieri. Questo coccobacillo Gram-negativo è un batterio aerobico, in grado di resistere negli ambienti e sulle superfici per almeno 30 giorni.

Questo batterio può causare per lo più infezioni alle vie respiratorie, soprattutto nei soggetti più fragili. Le infezioni da Acinetobacter baumannii – spiega il manuale MSD – si verificano generalmente in pazienti con gravi patologie e ospedalizzati. Le infezioni acquisite in comunità (principalmente la polmonite) sono più comuni nei climi tropicali. I tassi di mortalità dei casi associati all'infezione da A. baumannii sono dal 19 al 54%.

Tra le altre cose, questo batterio può essere responsabile anche di infezioni della ferita e infezioni suppurative in qualsiasi organo, tra cui i polmoni, le vie urinarie, la pelle e i tessuti molli.

Fonti | Nature Chemical Biology; Manuale MSD