Halicin, il nuovo antibiotico scoperto dall’Intelligenza Artificiale contro i superbatteri

Può l’Intelligenza Artificiale scoprire un antibiotico efficace contro batteri super-resistenti alle formule attualmente in commercio? La risposta è sì, e ha anche un nome: Halicin.

È di pochi giorni fa la pubblicazione, nella rivista Cell, relativa all’individuazione di una formula farmacologica particolarmente potente contro una serie di superbatteri. La ricerca è stata condotta dagli specialisti del celebre MIT, Massachusetts Institute of Technology, una delle più importanti università di ricerca al mondo con sede a Cambridge, Massachussets, negli Stati Uniti. Lo studio sottolinea come a scoprire l’antibiotico sia stato proprio un algoritmo, segnando dunque ufficialmente l’ingresso – su scala globale – del machine learning nell’ambito scientifico destinato alla ricerca di nuovi farmaci.

Il termine Halicin è ispirato al celebre capolavoro di Stanley Kubrik, “2001 Odissea Nello Spazio”, e il risultato ottenuto dall’antibiotico messo a punto dal team di ricerca del MIT è ugualmente degno di nota: la formula sarebbe infatti riuscita a spazzare via dozzine di batteri, inclusi alcuni che fino a quel momento si erano dimostrati resistenti ai farmaci già in commercio e che si trovavano dunque sulla lista dei “sorvegliati speciali” della World Health Organization.

Secondo Regina Barzilay, professore di Computer Science al MIT: “In termini di scoperta di antibiotici inediti, quanto accaduto rappresenta una novità assoluta.”

Della stessa opinione è anche James Collins, docente di Bioingegneria presso il medesimo istituto: “Penso che si tratti di uno dei più potenti antibiotici mai scoperti nella storia, perché mostra una notevole attività di contrasto a una serie molto ampia di agenti patogeni antibiotico-resistenti.”

A questo ultimo commento si lega il fatto che nemmeno il temibile batterio Escherichia Coli è in grado di resistere all’azione del nuovo antibiotico, come dimostrato dall’algoritmo in meno di un mese di lavoro.

L’esperimento: come l’Intelligenza Artificiale ha individuato l’antibiotico Halicin

L’algoritmo che ha scoperto l’antibiotico Halicin è stato “addestrato” a riconoscere la struttura molecolare di circa 2500 formule. Più o meno la metà di esse corrispondevano a farmaci approvati dalla FDA, Food and Drugs Administration, ovvero l’ente governativo statunitense che regolamenta i prodotti farmaceutici e alimentari rispondendo direttamente alle direttive del Dipartimento della Salute e dei Servizi Umani degli USA, mentre ottocento erano presenti in natura.

I ricercatori hanno programmato il sistema in modo che rintracciasse non soltanto molecole con proprietà antibiotiche, ma che si concentrasse in particolar modo su quelle che mostravano strutture differenti rispetto a quelle tipiche degli antibiotici esistenti. Utilizzando un secondo programma di machine learning, gli scienziati hanno successivamente esaminato i risultati individuando i composti sicuri per l’uomo.

Importante è notare anche che, oltre ad Halicin, sarebbero state scoperte altre otto molecole ritenute potenzialmente promettenti e quindi di interesse per ulteriori test.

Secondo quanto emerso dai primi risultati, Halicin attaccherebbe le membrane cellulari dei batteri, di fatto inficiando la loro capacità di produrre energia. Per proteggersi dall’azione dell’antibiotico, il batterio dovrebbe in pratica subire due o più mutazioni genetiche – un risultato arduo da ottenere anche per superbug particolarmente resistenti.

In termini di sperimentazione, il nuovo antibiotico è stato testato su una serie di colonie batteriche e, successivamente, anche sui topi. Il risultato? Halicin è riuscito ad eliminare in toto le infezioni causate da un ceppo batterico che fino a quel momento si era dimostrato resistente a tutte le altre formule conosciute.

Il team di ricerca prevede ora di continuare i propri studi con la collaborazione di un’azienda farmacologica o, in alternativa, di un’organizzazione no-profit, col fine ultimo di dare vita a un farmaco realmente efficace e realmente sicuro per l’utilizzo sull’uomo.

Intelligenza Artificiale e Medicina: sinergia efficace in un momento storico cruciale

Per il professor Collins, un risultato tanto degno di nota non sarebbe potuto arrivare in un momento più appropriato: “Stiamo affrontando una crisi crescente per quanto riguarda l’antibiotico-resistenza, e questa situazione è venuta a crearsi sia per un aumento dei microrganismi patogeni divenuti resistenti, sia per una produzione sempre più scarsa di nuovi antibiotici da parte delle industrie biotech e farmaceutiche.”

La scoperta di Halicin è la conferma che l’evoluzione tecnologica dell’Intelligenza Artificiale rende questi algoritmi “super-smart” sempre più parte della nostra vita quotidiana, non soltanto in ambiti come la domotica, il marketing o l’industria, ma anche nella medicina: dalla diagnosi tempestiva di patologie difficilmente individuabili sino, come in questo caso, alla scoperta di formule e farmaci per il trattamento di batteri e virus particolarmente complessi.

Una curiosità finale: l’algoritmo che ha portato all’individuazione di Halicin era già stato precedentemente utilizzato al MIT ed è disponibile online sul sito dell’Università, a questo link.

Lucrezia Noli

Sono una Data Scientist specializzata nell'ideazione e programmazione di soluzioni di Analisi Predittiva. Aiuto i nostri clienti ad individuare le problematiche aziendali risolvibili grazie alla Data Science, e li accompagno durante la messa in atto di architetture ottimali per eccellere nell’Industria 4.0. Sono anche Academic Fellow presso l’Università Bocconi di Milano.
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