Da tossico a salvavita: la trasformazione di un antibiotica da parte dell'intelligenza artificiale
Ricercatori dell’ Università del Texas hanno sfruttato l’intelligenza artificiale per sviluppare una versione più sicura ed efficace di un antibiotico, ottenendo risultati promettenti nei test su animali. Questo approccio innovativo potrebbe rivoluzionare il trattamento delle infezioni batteriche resistenti agli antibiotici, accelerando lo sviluppo di nuove terapie.
Utilizzando un modello di linguaggio avanzato, simile all’intelligenza artificiale che alimenta ChatGPT , gli scienziati hanno rielaborato un farmaco antibatterico che in precedenza si era dimostrato tossico per gli esseri umani. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature Biomedical Engineering , dove i ricercatori hanno descritto il processo di ingegnerizzazione che ha reso il farmaco sicuro per l’uso umano.
Il contesto attuale evidenzia una crescente minaccia dovuta alla diffusione di ceppi batterici resistenti agli antibiotici, mentre lo sviluppo di nuove opzioni terapeutiche è in stallo. Tuttavia, l’impiego dell’intelligenza artificiale rappresenta un significativo passo avanti in questo campo. Claus Wilke , professore e coautore dello studio, ha sottolineato come i modelli di linguaggio avanzati rappresentino un progresso notevole nell’applicazione dell’apprendimento automatico all’ingegneria delle proteine e dei peptidi, con un impatto crescente nello sviluppo di terapie innovative.
L’intelligenza artificiale applicata allo sviluppo farmaceutico si basa sulla capacità dei modelli linguistici avanzati (LLM) di esplorare sequenze proteiche composte da aminoacidi, creando uno spazio multidimensionale simile a quello utilizzato per le parole nei modelli linguistici. Questo progetto specifico ha impiegato l’intelligenza artificiale per rielaborare un antibiotico esistente chiamato Protegrin-1 . Questo antibiotico, naturalmente prodotto dai maiali per combattere le infezioni, si era dimostrato efficace nel distruggere i batteri ma risultava tossico per gli esseri umani. Protegrin-1 appartiene alla categoria dei peptidi antimicrobici (AMP), che uccidono i batteri danneggiando le loro membrane cellulari, ma che possono anche danneggiare le membrane delle cellule umane.
Grazie all’intelligenza artificiale, i ricercatori hanno utilizzato un metodo ad alto rendimento per creare e analizzare rapidamente oltre 7.000 varianti del Protegrin-1 , identificando quelle modifiche che avrebbero mantenuto l’efficacia antibiotica riducendo la tossicità. Successivamente, un modello LLM proteico è stato addestrato sui risultati ottenuti, permettendo di valutare milioni di possibili varianti e di selezionarne alcune in base a tre caratteristiche fondamentali: selettività verso le membrane batteriche, potente azione antibatterica e sicurezza per i globuli rossi umani.
Questa selezione ha portato alla creazione di una versione migliorata dell’antibiotico, denominata Protegrin-1.2 selettivo-battericamente (bsPG-1.2). Nei test condotti su topolini infetti con batteri multiresistenti, il trattamento con bsPG-1.2 ha mostrato una significativa riduzione della presenza batterica negli organi rispetto ai gruppi di controllo non trattati, sei ore dopo l’infezione.
Se ulteriori test confermeranno questi risultati positivi, c’è la possibilità di portare questa versione del farmaco, sviluppata con il supporto dell’intelligenza artificiale, ai trial clinici sugli esseri umani, aprendo nuove prospettive nella lotta contro le infezioni batteriche resistenti.