Dirbtinis intelektas padeda atrasti naują antibiotiką: proveržis kovoje su superbakterijomis
Dėl pažangiausių dirbtinio intelekto (DI) technologijų iš esmės pasikeitė sena kova tarp žmonių ir kenksmingų, antibiotikams atsparių ir net mirtinų bakterijų. Kanados ir Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkų komanda sėkmingai panaudojo dirbtinį intelektą, kad atrastų naują antibiotiką, galintį sunaikinti mirtiną superbakterijų rūšį. Šis proveržis yra svarbus medicinos mokslinių tyrimų etapas ir parodo transformacinį dirbtinio intelekto potencialą sveikatos priežiūros ir mokslo pažangos srityje[1].
Atradimo metu dirbtinis intelektas veiksmingai persijojo tūkstančius cheminių medžiagų ir iš jų atrinko tik kelias, kurios buvo išbandytos laboratorijoje. Šio griežto proceso rezultatas yra eksperimentinis antibiotikas abaucinas. Tačiau šis daug žadantis kandidatas vis dar bandomas ir modifikuojamas, kol jį bus galima panaudoti kovai su superbakterijomis realiomis sąlygomis.
Naujų antibiotikų poreikis yra susijęs su didėjančia superbakterijų krize. Antibiotikai, mūsų kovos su bakterijomis pagrindas, jau kelis dešimtmečius stokoja naujų preparatų. Laikui bėgant bakterijos evoliucionavo ir tapo atsparios esamiems antibiotikams, todėl jas naikinti darosi vis sunkiau. Todėl kasmet daugiau kaip milijonas žmonių suserga infekcijomis, kurios lieka neatsparios dabartiniam gydymui antibiotikais[2].
Tyrimai konkrečiai buvo nukreipti į Acinetobacter baumannii, ypač problemišką rūšį. Pasaulio sveikatos organizacija šią superbakteriją, garsėjančią žaizdų infekcijomis ir plaučių uždegimu, pripažino viena iš trijų kritinės grėsmės superbakterijų.
Ši bakterija pasižymi nerimą keliančiu gebėjimu atsispirti daugeliui antibiotikų ir klesti tokioje aplinkoje kaip ligoninės ir slaugos namai, užteršdama paviršius ir medicininę įrangą. Dr. Jonathan Stokes iš McMasterio universiteto vadina šią superbakteriją visuomenės priešu Nr. 1, pabrėždamas jos paplitimą ir atsparumą beveik visiems žinomiems antibiotikams.
Svarbus dirbtinio intelekto vaidmuo medicinoje skatina proveržį
Siekdami sumedžioti naują antibiotiką, mokslininkai ėmėsi misijos mokyti dirbtinio intelekto sistemą. Jie maitino sistemą tūkstančiais žinomos cheminės struktūros vaistų ir rankiniu būdu išbandė juos su Acinetobacter baumannii, siekdami nustatyti jų slopinamąjį ar naikinamąjį poveikį bakterijai. Ši gausi informacija leido dirbtiniam intelektui suvokti vaistų, galinčių kovoti su superbakterija, chemines savybes.
Vėliau apmokytas dirbtinis intelektas buvo panaudotas 6 680 junginių, kurių veiksmingumas nebuvo patikrintas, duomenų bazei. Per stulbinančią pusantros valandos trukmę dirbtinis intelektas sudarė trumpąjį sąrašą. Iš 240 laboratorijoje išbandytų junginių devyni pasirodė esantys potencialūs antibiotikai[3]. Tarp jų išsiskyrė nepaprastai stiprus antibiotikas abaucinas.
Abaucinas davė daug žadančių rezultatų atliekant laboratorinius eksperimentus nes juo buvo gydomos infekuotos pelių žaizdos ir sėkmingai naikinami iš pacientų paimti A. baumannii mėginiai. Skirtingai nuo daugelio antibiotikų, kurie bakterijas naikina be atrankos, abaucinas pasižymi specifiškumu ir veikia tik A. baumannii.
Toks tikslumas ne tik leidžia tikėtis, kad sumažės šalutinis poveikis, bet ir padidėja tikimybė užkirsti kelią atsparumo vaistams atsiradimui. Tačiau, nepaisant šių daug žadančių rezultatų, daktaras J. Stokesas pabrėžia, kad tai tik pradžia. Prieš pradedant klinikinius tyrimus, antibiotiką reikia patobulinti laboratorijoje. Jis spėja, kad pirmieji dirbtinio intelekto išvestiniai antibiotikai gali būti paruošti skirti iki 2030 m[4].
Vaistų atradimo srityje dirbtinis intelektas yra daug žadantis
Dirbtinio intelekto potencialas vaistų atradimo srityje yra kur kas platesnis nei tai, ką matėme iki šiol. Teoriškai dirbtinis intelektas galėtų patikrinti dešimtis milijonų junginių, o tai padaryti rankiniu būdu būtų praktiškai neįmanoma. Medikai teigia, kad tai yra daug žadanti ateitis. Dirbtinis intelektas didina greitį, o tobulame pasaulyje jis net mažina išlaidas, kuriomis naudojantis galima atrasti naujų klasių antibiotikų, kurių mums labai reikia.
Iš pradžių mokslininkai 2020 m. išbandė dirbtinio intelekto padedamų antibiotikų atradimo principus su E. coli bakterija. Dabar jie šias žinias naudoja kovai su pavojingesnėmis bakterijomis. Ateities planuose numatyta nukreipti dėmesį į tokias bakterijas kaip Staphylococcus aureus ir Pseudomonas aeruginosa. Šis atradimas įžiebė optimizmą kitiems medicinos specialistams.
Prof. Dame Sally Davies, buvusi Anglijos vyriausioji gydytoja ir vyriausybės pasiuntinė antimikrobinio atsparumo klausimais, pasveikino dirbtinio intelekto taikymą šiame kontekste kaip didelį žaidimo pokytį (gamechanger). Ji teigiamai įvertino daktaro J. Stokeso darbą, tvirtindama, kad tai gali gelbėti gyvybes[5].
Iš tiesų šis kūrinys sužadino viltį ir parodė, kad dirbtinis intelektas gali gerokai paspartinti ir išplėsti naujų antibiotikų paieškas. Prof. James Collins iš Masačusetso technologijos instituto antrina šiai minčiai, tvirtindamas, kad džiaugiasi, jog šis darbas rodo perspektyvą panaudoti dirbtinį intelektą kovai su tokiais probleminiais patogenais kaip A. baumannii. Po šio proveržio dirbtinio intelekto ir sveikatos priežiūros susiliejimas žada šviesesnę ateitį, galinčią pakeisti mūsų kovos su atspariomis superbakterijomis eigą ir išgelbėti daugybę gyvybių.
Didėjanti superbakterijų grėsmė ir apsaugos priemonės
Superbakterijos tai terminas, kuriuo vadinamos bakterijų, virusų, parazitų ir grybelių atmainos, atsparios daugeliui antibiotikų ir kitų vaistų, kelia vis didesnę pasaulinę sveikatos krizę. Šie grėsmingi patogenai, įskaitant atsparias bakterijas, sukelia įvairius negalavimus, pavyzdžiui, plaučių uždegimą, šlapimo takų infekcijas ir odos infekcijas, ir kelia didelių problemų visuomenės sveikatai.
Nepaisant nepaliaujamų mokslininkų ir medikų pastangų, antimikrobinis atsparumas, šias superbakterijas skatinanti jėga, yra natūraliai vykstantis reiškinys, kurį galima sulėtinti, bet niekada visiškai nesustabdyti. Kadangi bakterijos, virusai, parazitai ir grybeliai prisitaiko ir evoliucionuoja, kad išgyventų prieš juos naikinančių vaistų antplūdį, standartiniai gydymo būdai tampa vis mažiau veiksmingi, o kai kuriais atvejais yra visai neveiksmingi.
Šių superbakterijų plitimas kelia grėsmę, kad grįšime į ikiantibiotikų erą, kai nedidelės infekcijos galėjo kelti pavojų gyvybei. Todėl labai svarbu suprasti, kaip vystosi superbakterijos, ir kurti asmeninės apsaugos ir atsparumo antimikrobinėms medžiagoms prevencijos strategijas. Norėdami sukurti veiksmingas kovos su superbakterijomis priemones, pirmiausia turime suprasti, kaip išsivysto jų atsparumas[6].
Šių antimikrobiniams vaistams atsparių sukėlėjų atsiradimą ir plitimą lemia įvairūs veiksniai.
- Antibiotikų vartojimas ar netinkamas vartojimas: per didelis antibiotikų vartojimas arba netinkamas jų vartojimas gali lemti atsparių vaistams padermių vystymąsi. Vartojant antibiotikus, jie sunaikina jautrias bakterijas, tačiau atsparios bakterijos išgyvena ir dauginasi, todėl susidaro bakterijų populiacija, kurios antibiotikas nebegali sunaikinti.
- Prasta infekcijų prevencijos ir kontrolės praktika: ligoninėse ir kitose sveikatos priežiūros įstaigose netinkama higiena ir infekcijų kontrolė gali prisidėti prie atsparių bakterijų plitimo tarp pacientų.
- Nešvarios gyvenimo ar darbo sąlygos: aplinka, kurioje prastos sanitarinės sąlygos, yra ideali terpė bakterijoms daugintis ir atspariems štamams plisti.
- Netinkamas maisto tvarkymas: nesaugus maisto tvarkymas, pavyzdžiui, nepakankamai iškepusi mėsa arba žalio ir virto maisto neatskyrimas, gali platinti atsparias bakterijas.
Galimos priemonės asmeninei apsaugai nuo superbakterijų
Supratus superbakterijų grėsmę, kyla asmeninės apsaugos klausimas. Štai keletas būdų, kaip apsisaugoti nuo kenksmingų mikrobų ir sumažinti susirgimų riziką.
- Rankų higiena: reguliarus rankų plovimas vandeniu ir muilu arba alkoholio pagrindu pagaminta rankų dezinfekavimo priemone gali gerokai sumažinti bakterinių ir virusinių infekcijų plitimo riziką.
- Saugus maisto tvarkymas: užtikrinkite tinkamą maisto tvarkymo praktiką, pavyzdžiui, atskirkite žalią ir paruoštą maistą, kruopščiai išvirkite maistą ir naudokite švarų vandenį.
- Venkite artimo kontakto su sergančiais asmenimis: venkite artimo kontakto su sergančiais asmenimis, kad išvengtumėte infekcijų plitimo.
- Atnaujinkite skiepus: skiepai moko imuninę sistemą atpažinti ir kovoti su ligų sukėlėjais. Skiepų atnaujinimas yra labai svarbus žingsnis siekiant apsisaugoti nuo įvairių ligų.
Galime ne tik apsisaugoti patys, bet ir prisidėti prie platesnės atsparumo antibiotikams problemos sprendimo. Antibiotikus vartokite tik pagal sveikatos priežiūros specialisto nurodymus ir tik tada, kai tai tikrai būtina. Antibiotikai neveiksmingi prieš virusines infekcijas, pavyzdžiui, peršalimą ar gripą.
Visada baigkite visą antibiotikų kursą, net jei pradedate jaustis geriau. Anksti nutraukus gydymą, bakterijos gali išgyventi ir įgyti atsparumą. Niekada nesidalykite antibiotikais su kitais. Tai, kas tinka vienam asmeniui ar vienai ligai, gali netikti kitam. Naudojant likusius receptus, antibiotikai gali būti vartojami netinkamai, o tai skatina atsparumą.
Superbakterijų grėsmė yra reali ir reikalauja bendrų sveikatos priežiūros specialistų, politikos formuotojų ir pavienių asmenų veiksmų. Nors mokslininkai ir toliau nepaliaujamai ieško naujesnių, veiksmingesnių gydymo būdų, mes galime svariai prisidėti prie kovos su superbakterijomis laikydamiesi asmens higienos, atsakingai vartodami antibiotikus ir skatindami informuotumą apie šią pasaulinę grėsmę.
