Scoperto un nuovo antibiotico grazie al deep learning

Alicina (sopra) a confronto con Ciprofloxacina (sotto). L'alicina previene la resistenza dell'E. coli. Foto © Collins Lab at MIT
Alicina (sopra) a confronto con Ciprofloxacina (sotto). L'alicina previene la resistenza dell'E. coli. Foto © Collins Lab at MIT

Sull’ultimo numero di Cell è stato pubblicato uno studio (qui il link su ScienceDirect) di un team di ricercatori del MIT che hanno addestrato un algoritmo di deep learning per trovare nuovi antibiotici.

Nello studio i ricercatori affermano che il loro algoritmo ha scoperto un nuovo potente antibiotico. L’alicina (“halicin”, da HAL di 2001: Odissea nello spazio) – il nome che è stato dato all’antibiotico – è riuscita a uccidere con successo diversi ceppi batterici, tra cui alcuni dei batteri più pericolosi e resistenti ai farmaci.

L’algoritmo che ha scoperto l’alicina è stato addestrato sulle caratteristiche molecolari di 2.500 composti. Quasi la metà erano farmaci approvati dalla FDA (la statunitense Food and Drug Administration) e altri 800 presenti in natura. I ricercatori hanno addestrato l’algoritmo per cercare molecole con proprietà antibiotiche ma le cui strutture differiscono dagli antibiotici esistenti (proprio come l’alicina).

I primi studi suggeriscono che l’alicina attacca le membrane cellulari dei batteri interrompendo la loro capacità di produrre energia. La protezione della membrana cellulare dall’alicina potrebbe richiedere più di una o due mutazioni genetiche, cosa che spiegherebbe la sua impressionante capacità di prevenire le resistenze.

Ma i ricercatori non si sono fermati qui. Il team ha già iniziato a testare l’algoritmo su 100 milioni di molecole da un database online di 1,5 miliardi di composti chiamato ZINC15. La ricerca è durata tre giorni e ha prodotto altri 23 candidati che, come l’alicina, differiscono strutturalmente dagli antibiotici esistenti e che hanno buone probabilità di essere sicuri per l’uomo. Due di questi, che il team studierà ulteriormente, sembrano essere particolarmente potenti.

Per approfondire: Artificial intelligence yields new antibiotic

Sono Head of Artificial Intelligence di SNGLR Holding AG, un gruppo svizzero specializzato in tecnologie esponenziali con sedi in Europa, USA e UAE, dove curo i programmi inerenti all'intelligenza artificiale. Dopo la laurea in Management ho conseguito una specializzazione in Business Analytics a Wharton, una certificazione Artificial Intelligence Professional da IBM e una sul machine learning da Google Cloud. Ho trascorso la maggior parte della carriera – trent'anni - nel settore della cybersecurity, dove fra le altre cose sono stato consigliere del Ministro delle Comunicazioni e consulente di Telespazio (gruppo Leonardo). Oggi mi occupo prevalentemente di intelligenza artificiale, con consulenze sull'AI presso aziende private e per la Commissione Europea, dove collaboro con la European Defence Agency e il Joint Research Centre. Questo blog è personale.