Scoperta di Microbi Antichi e il Loro Potenziale Antimicrobico
Un team di ricercatori dell’Università della Pennsylvania ha fatto una scoperta rivoluzionaria grazie all’uso dell’intelligenza artificiale. Hanno rivelato l’esistenza di microbi, noti come Archaea, che popolano il nostro pianeta da miliardi di anni. Questi microrganismi hanno mostrato potenziali tracce di antibiotici in grado di salvare vite umane. L’approccio innovativo degli studiosi ha permesso di identificare nuovi composti all’interno degli Archaea, aprendo la strada alla creazione di antibiotici di nuova generazione. César de la Fuente, uno dei principali autori dello studio, ha evidenziato come i tentativi precedenti di scoprire nuovi antibiotici si siano concentrati principalmente su organismi estinti, batteri e animali. Questa nuova direzione nella ricerca delle forme di vita antiche è fondamentale per il futuro della medicina.
Le Caratteristiche Uniche degli Archaea
Il laboratorio di de la Fuente ha già utilizzato modelli di intelligenza artificiale per identificare antibiotici provenienti da una varietà di fonti. Queste fonti spaziano dal DNA di veleno animale ai composti presenti nel veleno di animali. Gli Archaea si differenziano nettamente da batteri, piante, animali e funghi. Sebbene possano apparire simili ai batteri al microscopio, presentano differenze significative nella loro biochimica, nelle membrane cellulari e nella genetica. Queste peculiarità consentono agli Archaea di prosperare in ambienti estremi, come le bocche idrotermali surriscaldate e le sorgenti termali bollenti. Le loro difese biochimiche, sviluppate in condizioni ambientali insolite, li rendono oggetto di studio per la ricerca di nuovi antibiotici.
Utilizzo dell’Intelligenza Artificiale per la Scoperta di Antibiotici
Per identificare potenziali candidati antibiotici nella biologia antica, i ricercatori hanno impiegato uno strumento di intelligenza artificiale chiamato APEX. Questo strumento ha analizzato migliaia di peptidi, brevi catene di amminoacidi noti per le loro proprietà antimicrobiche. APEX ha previsto la probabilità che specifiche sequenze di amminoacidi potessero avere effetti simili. Riaddestrando APEX 1.1 su un ampio set di dati, il team ha migliorato la capacità dello strumento di identificare quali peptidi presenti negli Archaea potessero inibire la crescita batterica. L’analisi ha portato all’identificazione di oltre 12.000 potenziali candidati antibiotici, denominati “archaeasins”. Questi composti si differenziano dai noti peptidi antimicrobici per la loro distribuzione delle cariche elettriche.
Test di Efficacia degli Archaeasins
Nella fase successiva della ricerca, i ricercatori hanno selezionato 90 archaeasins per testare la loro efficacia contro batteri patogeni. “Cercare nuovi antibiotici una molecola alla volta è come cercare aghi in un pagliaio”, ha commentato Fangpin Wan, un altro co-primo autore dello studio. “L’intelligenza artificiale accelera il processo, identificando le aree in cui è più probabile trovare questi aghi”. Gli archaeasins agiscono attaccando le difese interne dei batteri, alterando i segnali elettrici fondamentali per la sopravvivenza cellulare. Questo approccio innovativo differisce da altri AMP noti che colpiscono le difese esterne.
Risultati Promettenti nella Lotta contro i Batteri Resistenti
Nella fase iniziale, 80 archaeasins sono stati testati contro un batterio patogeno noto per la sua resistenza ai farmaci. Sorprendentemente, il 93% di essi ha mostrato attività antimicrobica contro almeno un ceppo batterico. Tre di questi composti sono stati selezionati per ulteriori test su modelli animali. Dopo soli quattro giorni dall’inizio dell’esperimento, tutti gli archaeasins hanno dimostrato di bloccare la crescita del batterio resistente, frequentemente contratto negli ospedali. Uno dei tre composti selezionati ha mostrato risultati promettenti, paragonabili a quelli della polimixina B, un potente antibiotico di “ultima risorsa” utilizzato quando altri trattamenti falliscono.
Prospettive Future nella Ricerca di Antibiotici
I ricercatori hanno in programma di migliorare ulteriormente le capacità di APEX per prevedere candidati antibiotici in base alla loro struttura chimica. Inoltre, intendono approfondire la comprensione degli effetti a lungo termine degli archaeasins, con l’ambizioso obiettivo di portarli a prove cliniche umane. “Questo è solo l’inizio”, ha affermato de la Fuente. “Gli Archaea rappresentano alcune delle forme di vita più antiche e hanno molto da insegnarci su come affrontare i patogeni che ci sfidano oggi”. Questo studio, pubblicato sulla rivista Nature Microbiology, segna un passo significativo nella lotta contro le infezioni resistenti ai farmaci e offre nuove speranze per il futuro della medicina.
