Mithilfe künstlicher Intelligenz haben Forscher die mikrobielle Dunkle Materie durchforstet, um neue antimikrobielle Wirkstoffe zu finden, gegen die Mikroorganismen keine Resistenzen entwickelt haben.
Jährlich sterben weltweit etwa fünf Millionen Menschen an Infektionen mit Superkeimen, die gegen Antibiotika und Standardbehandlungen resistent sind. Der unsachgemäße Einsatz dieser Medikamente hat zur Entwicklung von Resistenzen bei vielen Krankheitserregern geführt, was sie gefährlicher und oft tödlicher macht.
Eine kürzlich in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studie offenbart jedoch einen bedeutenden Fortschritt im Kampf gegen Superbugs: die Identifizierung von fast einer Million neuer antimikrobieller Wirkstoffe, potenzieller Antibiotika, gegen die gängige Krankheitserreger keine Resistenzen aufweisen.
Lachnospirin und Enterokokkin sind Namen, die noch nicht geläufig sind, da sie zu den neuen antimikrobiellen Mitteln gehören, die unter den 863.498 Substanzen zählen, welche Wissenschaftler kürzlich mit Unterstützung von künstlicher Intelligenz entdeckt haben. Sie könnten sogar in geringen Dosen gegen verbreitete Bakterien wie E. coli oder Staphylococcus aureus sehr effektiv sein.
Diese bahnbrechende Forschung markiert einen entscheidenden Fortschritt im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen, die gegenwärtig eine der größten Herausforderungen für die weltweite Gesundheit darstellen. Bei der Suche nach Lösungen identifizierte ein Forschungsteam nahezu eine Million potenzieller natürlicher Antibiotikaquellen.
Die Forscher analysierten genomische Daten, um neue Antibiotika im globalen Mikrobiom zu finden, und stießen dabei auf 863.498 aussichtsreiche antimikrobielle Peptide. Diese kleinen Moleküle haben das Potenzial, infektiöse Mikroorganismen zu eliminieren oder deren Wachstum zu unterbinden. 90 % dieser Peptide waren bisher unbeschrieben.
Antimikrobielle Resistenzen zählen zu den größten Bedrohungen der öffentlichen Gesundheit und sind für den Tod von 1,27 Millionen Menschen jährlich verantwortlich, erklärte Forscher Luis Pedro Coelho von der Queensland University of Technology in Australien, einer der Verfasser der Studie.
Ohne Gegenmaßnahmen könnte die Antibiotikaresistenz bis zum Jahr 2050 schätzungsweise bis zu zehn Millionen Todesfälle nach sich ziehen, weshalb “ein dringender Bedarf an neuen Antibiotika-Entdeckungsmethoden besteht”, so seine Ergänzung.
Zur Analyse setzten die Wissenschaftler maschinelles Lernen ein, um über 60.000 Metagenome – Sammlungen von Genomen aus spezifischen Umgebungen – zu untersuchen, die zusammen das genetische Material von mehr als einer Million Organismen umfassten, stammend aus unterschiedlichsten Quellen weltweit, darunter marine und terrestrische Umgebungen sowie menschliche und tierische Darmflora.
Eine Million mögliche Antibiotika
Das Ergebnis war die Identifizierung von fast einer Million potenzieller Antibiotikaverbindungen, von denen viele in ersten Tests gegen pathogene Bakterien vielversprechende Aktivität zeigten.
Das Team bestätigte die Vorhersagen, indem es 100 im Labor synthetisierte Peptide gegen klinisch relevante Krankheitserreger testete. Dabei stellte sich heraus, dass 79 die Bakterienmembranen zerstörten und 63 gezielt gegen antibiotikaresistente Bakterien wie Staphylococcus aureus und Escherichia coli wirkten.
In einigen Fällen waren diese Moleküle bereits in sehr niedrigen Dosen gegen die Bakterien wirksam, erklärte César de la Fuente von der University of Pennsylvania (USA).
In einem präklinischen Modell, das an mit Bakterien infizierten Mäusen getestet wurde, erzielte die Behandlung mit diesen Peptiden ähnliche Ergebnisse wie Polymyxin B, ein kommerzielles Antibiotikum, das zur Behandlung von Meningitis, Lungenentzündung, Sepsis und Harnwegsinfektionen eingesetzt wird.
Die entdeckten Verbindungen stammten von Mikroorganismen aus verschiedenen Lebensräumen, einschließlich menschlichem Speichel, Schweineeingeweiden, Boden und Pflanzen, Korallen sowie zahlreichen anderen terrestrischen und marinen Organismen, was den umfassenden Ansatz der Forscher bei der Erforschung biologischer Daten weltweit unterstreicht.
Bild: daronkhordumrong
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