Sitemap
Chia sẻ trên pinterest
Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm những cách thức mới, do AI dẫn dắt để tìm ra những loại thuốc kháng sinh mạnh hơn.Tín dụng hình ảnh: Gennaro Leonardi / EyeEm / Getty Images.
  • Các tác nhân gây bệnh ngày càng tốt hơn trong việc chống lại các loại thuốc kháng sinh hiện tại, một cuộc khủng hoảng y tế đang được tạo ra.
  • Có lý do để tin rằng nhiều vi khuẩn có chứa kháng sinh tự nhiên, mạnh mẽ vẫn chưa được tìm thấy.
  • Một bài báo mô tả việc phát hiện ra một loại kháng sinh như vậy, được tìm thấy thông qua việc sử dụng các thuật toán tin sinh học có thể dự đoán sản phẩm của các cụm gen sinh tổng hợp im lặng.

Dr.Cesar de la Fuente-Nunez, thuộc Trường Y Perelman thuộc Đại học Pennsylvania ở Philadelphia, đã mô tả vấn đề này với Medical News Today.

“Nhiều loại thuốc kháng sinh không còn tác dụng. Cácdự đoán hiện tạitức là, đến năm 2050, hàng năm trên thế giới sẽ có 10 triệu người chết vì các bệnh nhiễm trùng không thể điều trị được.Điều này tương ứng với một cái chết cứ sau ba giây, ”ông lưu ý.

“Nói cách khác,” Tiến sĩ de la Fuente-Nunez nói, “chúng ta thực sự cần những phương pháp mới để điều trị vi khuẩn kháng thuốc.”

Các nhà nghiên cứu từ Viện Rockefeller ở Philadelphia, PA, vừa xuất bản một bài báo mới trình bày một cách tiếp cận như vậy.

Nó mô tả việc sử dụng các thuật toán thông tin sinh học để khám phá các tác nhân kháng sinh tự nhiên hiện có "ẩn náu" bên trong vi khuẩn có thể vượt qua tình trạng kháng thuốc.

Bài báo giới thiệu cilagicin, một loại kháng sinh chống kháng thuốc mới, được phát hiện bằng quy trình mới.

Cilagicin đã bảo vệ những con chuột bị đe dọa bởi nhiễm trùng cấp tính và thể hiện hoạt động kháng khuẩn rộng, mạnh, chống lại một số mầm bệnh kháng thuốc.

Nghiên cứu có tác giả chính là Tiến sĩ.Zongqiang Wang, xuất hiện trên Science.

Tiến sĩ de la Fuente-Nunez không tham gia vào nghiên cứu này.

Lời hứa và thách thức của kháng sinh tự nhiên tiềm ẩn

Tác giả tương ứng của nghiên cứu, Dr.Sean F.Brady nói với MNT rằng “[m] bất kỳ phương pháp trị liệu hữu ích nhất nào của chúng tôi đều đến từ vi khuẩn.”

“Các phương pháp truyền thống để xác định kháng sinh - và các phương pháp điều trị tự nhiên khác - dựa vào các quá trình sinh học, tức là quá trình lên men, để chuyển đổi các hướng dẫn di truyền có trong bộ gen vi khuẩn thành kháng sinh,” TS.Cám ơn.

Ông chỉ ra: “Thật không may, thường rất khó để dụ các vi khuẩn được nuôi trong phòng thí nghiệm sản xuất ra tất cả các loại kháng sinh khác nhau mà chúng có khả năng tạo ra.

Dr.Brady lưu ý: “Trong lịch sử, khoảng 10% chất chiết xuất từ ​​nước dùng lên men vi khuẩn cho thấy hoạt tính kháng khuẩn. Bây giờ rõ ràng là ngay cả những vi khuẩn được nghiên cứu rất kỹ cũng có thể chứa một số lượng lớn các cụm gen sinh tổng hợp im lặng (BCG). ”

Không có cách nào để biết, thừa nhận Dr.Xin chào, liệu các sản phẩm của các BCG này có trở nên hữu ích như những sản phẩm đã được thể hiện và xác định một cách dễ dàng hay không.

Tuy nhiên, Tiến sĩ de la Fuente-Nunez cho biết, “[o] cách nghĩ về điều này là dạy máy tính thiết kế và khám phá ra các loại thuốc kháng sinh mới, đó là khái niệm cơ bản của Wang et al. giấy."

Khám phá thuật toán

Dr.Brady giải thích: “Do đó, chúng tôi đã phát triển một phương pháp khám phá 'tự do sinh học', trong đó, thay vì giải mã các chỉ dẫn di truyền bằng các quy trình sinh học tự nhiên, các thuật toán định dạng sinh học được sử dụng để dự đoán các cấu trúc hóa học do vi khuẩn tạo ra và sau đó tổng hợp hóa học được sử dụng để tạo ra các kháng sinh tiềm năng này. . ”

Các phân tử mà từ đó những chất kháng sinh này được tạo ra được gọi là "các sản phẩm tự nhiên tổng hợp sinh học (syn-BNP)."

Tiến sĩ de la Fuente-Nunez tin rằng: “Chúng ta chỉ mới đang làm xước bề mặt, nhưng có những cụm gen sinh tổng hợp thú vị trong nhiều vi khuẩn có khả năng mã hóa cho các loại thuốc mới,” Tiến sĩ de la Fuente-Nunez tin tưởng. “Phương pháp tiếp cận bên ngoài là cần thiết và công việc này cũng như lĩnh vực nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về cách suy nghĩ khác biệt về vấn đề khám phá kháng sinh.”

Thuật toán tìm thấy gì

Các nhà nghiên cứu từ Dr.Phòng thí nghiệm của Brady đã tìm kiếm một cơ sở dữ liệu gồm khoảng 10.000 BCG cho các gen có thể mã hóa các kháng sinh lipopeptide được mã hóa bằng peptidesynthetase không phải của gen.Các lipopeptide này có tiền sử ức chế sự phát triển của vi khuẩn thông qua nhiều phương thức hoạt động.

Nhiều BCG chưa được khám phá trước đây.Một, mà các nhà nghiên cứu đặt tên là cụm “cil”, thu hút sự chú ý của họ do tổ tiên chung gần gũi mà nó chia sẻ với các gen khác liên quan đến thuốc kháng sinh.

Các nhà nghiên cứu đã đưa nó vào một thuật toán dự đoán BCG sẽ tạo ra một số hợp chất, bao gồm một hợp chất, cilagicin, là một chất kháng sinh hoạt tính.

Cilagicin đã được cạnh tranh và chứng tỏ có hiệu lực chống lại một số vi khuẩn kháng thuốc đã biết, bao gồm cả những vi khuẩn được phát triển đặc biệt để kháng lại cilagicin.

Họ phát hiện ra rằng cilagicin cũng không gây hại cho các tế bào của con người và sau khi được chuyển đổi thànhkhả dụng sinh họcdạng thuốc, chống lại nhiễm trùng ở chuột.

Các nhà nghiên cứu cho biết Cilagicin rất hiệu quả trong việc đánh bại vi khuẩn kháng thuốc, do có hai phân tử mà vi khuẩn phụ thuộc vào việc duy trì thành tế bào của chúng.

Các phân tử này được gọi là C55-P và C55-PP, và hầu hết các loại thuốc kháng sinh liên kết với chất này hay cách khác, khiến chúng dễ bị kháng thuốc.Vi khuẩn kháng thuốc có thể làm được với một phân tử còn lại của chúng.Vì cilagicin liên kết với cả hai, vi khuẩn không có cách giải quyết và bị đánh bại.

Một bước tiến

Các nhà nghiên cứu hy vọng quá trình được đưa ra trong bài báo có thể cung cấp một cách thoát khỏi cuộc khủng hoảng kháng thuốc của chúng ta.Dr.Brady nói:

“Thời gian hữu ích còn lại của kho vũ khí kháng sinh hiện tại của chúng ta sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào việc chúng ta sử dụng nó cẩn thận như thế nào. Với sự quản lý tốt, tôi rất hy vọng rằng thuốc kháng sinh hiện tại của chúng ta có thể tồn tại đủ lâu để cho phép phát triển thế hệ kháng sinh tiếp theo mà các nhà khoa học đang nghiên cứu ngày nay ”.

Tiến sĩ de la Fuente-Nunez hoan nghênh cách tiếp cận của bài báo: “Tôi tin tưởng vào tiềm năng của AI và máy tính để giúp chúng tôi thiết kế và khám phá ra các loại thuốc kháng sinh mới. Tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ cần phải hợp nhất trí thông minh của máy móc với trí thông minh của con người để biến điều này thành hiện thực ”.

Tất cả danh mục: Đốm