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Künstliche Intelligenz revolutioniert die Entwicklung von Antibiotika der nächsten Generation
Ein Forscherteam der University of Pennsylvania hat einen wichtigen Schritt im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen gemacht. Es nutzte die Möglichkeiten künstlicher Intelligenz (KI), um neuartige Antibiotika zu entwickeln, die sowohl hochwirksam als auch biokompatibel sind.
Die in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie basierte auf der algorithmischen Analyse von mehr als 40 Millionen kurzen Peptidsequenzen, die insbesondere aus natürlichen Giftstoffen von Schlangen, Skorpionen und Spinnen extrahiert wurden. Diese Peptide, die sogenannten antimikrobiellen Peptide (AMPs), sind für ihre Fähigkeit bekannt, bakterielle Zellmembranen zu zerstören.
Mithilfe fortschrittlicher Modelle des maschinellen Lernens identifizierten die Forscher 386 molekulare Kandidaten mit starkem antibakteriellen Potenzial. Von den 58 für In-vitro-Tests ausgewählten Verbindungen zeigten 53 eine signifikante bakterizide Aktivität, unter anderem gegen bekannte multiresistente Stämme wie Escherichia coli und Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA), und schonten gleichzeitig menschliche Zellen.
Dieser Wirkmechanismus, der auf der physikalischen Zerstörung der Bakterienmembran beruht, unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Antibiotika, die auf die Protein-, DNA- oder Zellwandsynthese abzielen. Dieser Mechanismus reduziert die Wahrscheinlichkeit der Resistenzbildung deutlich, indem er die Anpassungsmöglichkeiten der Krankheitserreger einschränkt.
Das Team arbeitet derzeit weiter an der Optimierung der pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften dieser Peptide: Stabilität im Körper, Bioverfügbarkeit und Synergie mit konventionellen Antibiotika. Dieses ehrgeizige Programm zielt darauf ab, eine neue Klasse „intelligenter“ Antibiotika zu entwickeln, die an Infektionsprofile angepasst werden können und eine verbesserte Wirksamkeit gegen neu auftretende Krankheitserreger aufweisen.
In einer Zeit, in der die Weltgesundheitsorganisation antimikrobielle Resistenzen zu den zehn größten Bedrohungen für die globale Gesundheit zählt, ebnet dieser Durchbruch den Weg für eine Neudefinition des therapeutischen Paradigmas. Künstliche Intelligenz etabliert sich damit als entscheidender Verbündeter in der rationalen Arzneimittelforschung und überwindet die Grenzen der traditionellen empirischen Forschung.