Antibiotikaresistenzen sind eine der Bedrohungen für die globale Gesundheit. Auf der Suche nach Lösungen hat ein Team mithilfe künstlicher Intelligenz fast eine Million potenzielle Antibiotikaquellen in der Natur identifiziert.
Eine Untersuchung, die veröffentlicht Zelle Genomdaten auf der Suche nach neuen Antibiotika im globalen Mikrobiom durchsucht und identifiziert 863.498 vielversprechende antimikrobielle Peptide, kleine Moleküle, die infektiöse Mikroben abtöten oder deren Wachstum hemmen können. 90 % waren noch nie zuvor beschrieben worden.
Antibiotikaresistenzen seien eine der „größten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit, tödliche Todesfälle“. 1,27 Millionen von Menschen jedes Jahr”, betonte der Forscher Luis Pedro Coelho von der Queensland University of Technology (Australien) und einer der Unterzeichner des Artikels.
Zu den Krankheiten, die bekämpft werden könnten, gehören Meningitis und Lungenentzündung.
Schätzungen zufolge könnten antimikrobielle Resistenzen ohne jegliche Intervention bis zum Jahr 2050 bis zu zehn Millionen Todesfälle verursachen, daher bestehe „ein dringender Bedarf an neuen Methoden zur Entdeckung von Antibiotika“, fügte er hinzu.
Berücksichtigt wurden mehr als eine Million Proben
Die Forscher nutzten maschinelles Lernen, um mehr als 60.000 Metagenome (eine Sammlung von Genomen in einer bestimmten Umgebung) zu analysieren, die zusammen die genetische Ausstattung von mehr als einer Million Organismen enthielten. Sie stammen aus Quellen auf der ganzen Welt, einschließlich Meeres- und Bodenumgebungen sowie menschlichen und tierischen Eingeweiden.
Das Ergebnis waren fast eine Million potenzielle antibiotische Verbindungen, von denen Dutzende in ersten Tests gegen krankheitserregende Bakterien eine vielversprechende Wirkung zeigten.
Um den Tod von 10 Millionen Menschen durch bakterielle Krankheiten bis 2050 zu verhindern, werden neue Antibiotika benötigt.
Das Team verifizierte die Vorhersagen, indem es 100 im Labor hergestellte Peptide gegen klinisch bedeutsame Krankheitserreger testete. Sie fanden heraus, dass 79 Bakterienmembranen zerstört wurden und 63 spezifisch antibiotikaresistente Bakterien wie Staphylococcus aureus und Escherichia coli angriffen.
In einigen Fällen waren diese Moleküle bereits in sehr geringen Dosen gegen Bakterien wirksam, betonte ein anderer Unterzeichner, César de la Fuente von der University of Pennsylvania (USA).
In einem präklinischen Modell, das an infizierten Mäusen getestet wurde, führte die Behandlung mit diesen Peptiden zu ähnlichen Ergebnissen wie Polymyxin B, ein kommerzielles Antibiotikum zur Behandlung von Meningitis, Lungenentzündung, Sepsis und Harnwegsinfektionen, heißt es in einer Erklärung.
In der Natur gibt es möglicherweise eine Million Medikamente zur Bekämpfung von Krankheiten.
Die identifizierten Verbindungen stammten von Mikroben, die in einer Vielzahl von Lebensräumen leben, beispielsweise im menschlichen Speichel, in Schweineeingeweiden, im Boden und in Pflanzen, in Korallen und vielen anderen Land- und Meeresorganismen. Dies bestätigt den umfassenden Ansatz der Forscher zur Erforschung der biologischen Daten der Welt.
Die Natur war schon immer ein guter Ort für die Suche nach neuen Medikamenten, insbesondere nach Antibiotika. Auf unserem Planeten allgegenwärtige Bakterien haben zahlreiche antibakterielle Abwehrmechanismen entwickelt, oft in Form von kurzen Proteinen („Peptiden“), die bakterielle Zellmembranen und andere kritische Strukturen zerstören können.
Darüber hinaus ist künstliche Intelligenz bei der Entdeckung von Antibiotika „jetzt Realität und hat unsere Fähigkeit, neue Medikamentenkandidaten zu entdecken, erheblich beschleunigt. Was früher Jahre dauerte, kann jetzt mit Computern in Stunden erreicht werden“, sagte De la Fuente.
