MIT במחקר: בינה מלאכותית ממפה כיצד אנטיביוטיקה חדשה תוקפת חיידקי מעיים

עבור חולי מחלות מעי דלקתיות (IBD), אנטיביוטיקות רחבות-טווח עלולות להיות חרב פיפיות: הן מחסלות לא פעם גם חיידקים מועילים ופוגעות במיקרוביום, מה שעלול להחריף תסמינים בטווח הארוך. כעת, צוות מ-MIT CSAIL ומאוניברסיטת מקמאסטר זיהה תרכובת חדשה בשם Enterololin שפועלת בדיוק ההפוך – ממוקד ועדין.

Enterololin היא אנטיביוטיקה צרת-טווח שמדכאת תת-קבוצה של חיידקים במעי המקושרת להתלקחויות של מחלת קרוהן, תוך שמירה יחסית על יתר תושבי המיקרוביום. במודלים של עכברים עם דלקת מעי דמוית קרוהן, התרופה כיוונה ל-Escherichia coli המזיקה, האיצה התאוששות, ושמרה על פרופיל מיקרוביום בריא יותר לעומת טיפול ב-vancomycin.

המהירה של הפריצה נובעת מ-DiffDock, מודל Generative AI שפותח ב-CSAIL, המנבא כיצד מולקולות קטנות נקשרות ליעדי חלבון. במקום "לסרוק" תנוחות אפשריות באמצעות חוקים נוקשים, DiffDock משתמש במודל דיפוזיה הסתברותי שמזקק בהדרגה את תנוחת הקשירה הסבירה ביותר. בתוך דקות, המודל חזה כי Enterololin נקשרת לקומפלקס החלבוני החיוני LolCDE, המעורב בהובלת ליפופרוטאינים בחיידקים מסוימים – כיוון ניסויי ברור שלא מחליף מעבדה, אלא מכוון אותה.

מעבדתו של ג'ון סטוקס איששה את החיזוי: אבולוציה של זני E. coli עמידים ל-Enterololin חשפה מוטציות באזור lolCDE; ריצוף RNA הראה שיבושים במסלולים הקשורים להובלת ליפופרוטאינים; ועריכת CRISPR להפחתת הביטוי של היעד חיזקה את המסקנה. "כשגם המודל החישובי וגם הנתונים הרטובים מצביעים על אותו מנגנון – מתחילים להאמין שפיצחנו את זה," אמר סטוקס. רג'ינה ברזילאי מ-MIT הוסיפה כי זהו שינוי מגמה: מעבר מאיתור מולקולות ליכולת לספק הסבר מנגנוני שמקדם אותן בצנרת הפיתוח.

מעבר למשמעות המדעית, קיצור מסלול פיענוח מנגנון פעולה מ-18–24 חודשים לכ-6 חודשים בלבד עשוי לחסוך משאבים ניכרים. Enterololin מצויה בשלבי פיתוח מוקדמים; חברת Stoked Bio של סטוקס רשמה רישיון ומבצעת אופטימיזציה לקראת שימוש בבני אדם, לצד חקר נגזרות כנגד פתוגנים עמידים נוספים כמו Klebsiella pneumoniae. הנתונים הסיקוונסיים פורסמו במאגרים ציבוריים והקוד DiffDock-L שוחרר ב-GitHub – צעד שנועד להאיץ דור חדש של אנטיביוטיקות ממוקדות שיפגעו פחות במיקרוביום ויעצרו את מגפת העמידות לאנטיביוטיקה. כמאמרו של איב ברון, שלא השתתף במחקר: "AI הופך לכלי חשוב במאבק בעמידות חיידקים".

קרדיט תמונה: Alex Shipps/MIT CSAIL