Kunstmatige intelligentie aan basis van ontdekking mogelijk nieuw super-antibioticum abaucine

mei 2023 Zorg van de Toekomst Willem van Altena
Multi-drug resistant Acinetobacter baumannii bacteria inside biofilm, computer illustration. A. baumannii is a Gram-negative, oxidase negative, aerobic, coccobacillus. It has always been naturally resistant to multiple antibiotics. It can be especially resistant to penicillin and chloramphenicol. It causes various nosocomial infections, including, skin and wound infections, pneumonia, meningitis, septicaemia, urinary tract infection and endocarditis. It is commonly found in soil, water, sewage, and normal skin and gastrointestinal tract flora. It is the most frequently encountered species in the clinical laboratory. Species found in soil can colonize root nodule systems and oxidize the hydrogen produced by nitrogen fixing bacteria. The illustration shows morphology of Acinetobacter such as short rods and sometimes long filamentous cells.

Onderzoekers uit de Verenigde Staten en Canada zijn erin geslaagd met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) een nieuw antibioticum te ontdekken dat veelbelovende activiteit vertoont tegen resistente ‘superbacteriën’. De resultaten van het onderzoek werden gepubliceerd in het internationale tijdschrift Nature Chemical Biology.

De ontdekking kan een grote stap betekenen in de strijd tegen antibioticaresistentie. Bepaalde bacteriën zijn nauwelijks meer met de bekende antibiotica te bestrijden, en de Wereldgezondheidsorganisatie WHO schat dat er jaarlijks meer dan een miljoen mensen sterven als gevolg van een infectie met een resistente bacterie.

Het onderzoek van de Canadese en Amerikaanse wetenschappers spitst zich toe op een van de meest problematische bacteriën: Acinetobacter baumannii. Het is een van de drie bacteriën die door de WHO worden omschreven als ‘superbugs’ en die een kritieke dreiging vormen, met name in ziekenhuizen en verzorgingstehuizen.

Smalspectrum

De wetenschappers hebben met behulp van AI 6.680 moleculen met mogelijk antimicrobiële werking kunnen reduceren tot een negental, die in vitro inderdaad in staat leken A. baumannii af te kunnen remmen. Een van de meest veelbelovende stoffen die bij dit onderzoek werden ontdekt is abaucine, een antibacteriële verbinding met smalspectrumactiviteit tegen A. baumannii. Verder onderzoek wijst uit dat abaucine het transport van lipoproteïnen verstoort. Bovendien konden de wetenschappers met abaucine een A. baumannii-infectie bestrijden in een muismodel. Opmerkelijk genoeg bleek abaucine alleen te werken op A. baumannii en andere bacteriën ongemoeid te laten. Juist die smalspectrumactiviteit maakt abaucine tot zo’n veelbelovend nieuw antibioticum, dat veel moeilijker tot nieuwe resistentie zal leiden.

Meer onderzoek

Het onderzoek is volgens de wetenschappers opnieuw een bewijs dat kunstmatige intelligentie de ontdekking van nieuwe geneesmiddelen revolutionair kan versnellen. Er is evenwel nog veel meer onderzoek nodig waarbij abaucine uiteindelijk ook op menselijke proefpersonen uitgetest moet worden alvorens het middel toegelaten wordt. Op zijn vroegst zal abaucine pas in 2030 zijn intrede in de klinische praktijk doen, denken de onderzoekers.

Referentie

Liu, G., Catacutan, D.B., Rathod, K. et al. Deep learning-guided discovery of an antibiotic targeting Acinetobacter baumannii. Nat Chem Biol (2023). https://doi.org/10.1038/s41589-023-01349-8