Kunstmatige intelligentie helpt nieuwe antibiotica te vinden
Annemieke van Put
redacteur Online
Een lichtpuntje in de strijd tegen antibioticaresistentie. Onderzoekers van de prestigieuze Massachusetts Institute of Technology (MIT) zijn erin geslaagd een algoritme te ontwikkelen waarmee een computer razendsnel kan zoeken naar chemische verbindingen die mogelijk een vergelijkbare werking hebben als antibiotica. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Cell.
De wetenschappers hebben hun algoritme geleerd om te zoeken naar farmaceutische verbindingen die potentieel in staat zijn bacteriën te doden. Toen ze wisten welke eigenschappen een chemisch stofje daarvoor nodig heeft, hebben ze hun rekenmodel losgelaten op een database met duizenden bekende farmaceutische verbindingen die ooit onderzocht zijn bij de ontwikkeling van medicijnen.
Daarbij is een veelbelovende chemische verbinding gevonden die in ontwikkeling was als medicijn tegen diabetes.
Muizen
De onderzoekers hebben het nieuwe middel halicin genoemd, naar 'Hal', de computer met kunstmatige intelligentie die een hoofdrol speelt in de film 2001: Space Odyssey.
Vooralsnog is halicin alleen getest in het laboratorium en in muizen. Er is nog geen onderzoek gedaan om te kijken of het middel dezelfde werking heeft bij mensen met bacteriële infecties. Wetenschappers zijn vooral benieuwd naar het effect op infecties door multiresistente bacteriën die ongevoelig zijn voor de werking van bekende antibiotica.
In het lab
In het laboratorium doodt halicin onder meer E.coli-bacteriën die ongevoelig zijn voor antibiotica van het type carbapenem. Die carbapenems zijn laatste redmiddelen om infecties te bestrijden.
E.coli-bacteriën veroorzaken bijvoorbeeld vaak blaasontstekingen. Het door de MIT-onderzoekers opgespoorde middel werkt in het lab ook tegen tuberculose-bacteriën.
In muizen is halicin werkzaam tegen Clostridium difficile, een bacterie die ernstige diarree kan veroorzaken en die wereldwijd aanzienlijke gezondheidsschade veroorzaakt.
Het middel werkt in knaagdieren ook tegen carbapenem-resistente Acinetobacter baumannii, een bacterie die heel moeilijk weg te krijgen is uit ziekenhuizen waar hij eenmaal voorkomt. De bacterie heeft veel Amerikaanse soldaten die in Irak en Afghanistan hebben gezeten besmet. Muizen met een A.baumannii-infectie genazen daarvan binnen 24 uur na het aanbrengen van een halicin-zalf.
Dit is absoluut een primeur.
De betrokken onderzoekers zijn ervan overtuigd dat ze een grote ontdekking hebben gedaan. "Deze ontdekking is absoluut een primeur", zegt Regina Barzilay, professor aan de Amerikaanse universiteit MIT tegen de Britse krant The Guardian. Dat onderschrijft James Collins, bio-ingenieur bij het project. "Ik denk dat dit een van de krachtigste antibiotica is die tot nu toe is ontdekt", zegt hij over halicin, dat eigenlijk dus bedoeld was tegen diabetes.
Volgens hoofdonderzoeker Jonathan Stokes had het algoritme maar enkele uren nodig om uit de berg aan farmaceutische verbindingen een aantal veelbelovende middelen met een anti-bacteriële werking tevoorschijn te halen. Allemaal middelen waarvan de werkzaamheid in mensen dus nog moet worden vastgesteld.
Alexander Friedrich, hoogleraar medische microbiologie aan het UMCG in Groningen, niet betrokken bij het onderzoek, spreekt van "een heel innovatieve benadering, echt op artificiële intelligentie gebaseerde geneesmiddelenontwikkeling". Maar hij benadrukt ook dat het onderzoek nog niet klaar is. "We zullen zien of halicin ook echt effect gaat hebben bij patiënten."
Nieuwe antibiotica
Het stoppen van de wereldwijde verspreiding van antibioticaresistentie lukt nog volstrekt onvoldoende. Steeds minder farmaceutische bedrijven ontwikkelen nieuwe antibiotica, bleek eerder uit onderzoek van de Access to Medicine Foundation.
Dat heeft alles te maken met het ongunstige verdienmodel. Zodra er een nieuw antibioticum beschikbaar komt, komen er richtlijnen om dat nieuwe middel zo min mogelijk te gebruiken zodat het zolang mogelijk duurt voor bacteriën er ongevoeligheid voor ontwikkelen.
Nieuwe antibiotica maken is bovendien ingewikkeld en tijdrovend en de kans op mislukking is aanzienlijk. In de afgelopen decennia zijn er ook daardoor zeer weinig nieuwe antibiotica ontwikkeld. Zoeken naar nieuwe vormen van antibiotica is als zoeken naar een speld in een hooiberg. Het idee om voorspellende computermodellen te gebruiken is niet nieuw, maar tot nu toe waren deze modellen onvoldoende nauwkeurig.