Galantamín je liek, ktorý sa bežne používa na miernenie symptómov Alzheimerovej choroby a ďalších foriem demencie. Obrovskou nevýhodou je však to, že sa aktívne zlúčeniny syntetizujú mimoriadne náročne a tento proces teda nie je komerčne výhodný.
Aktívna zlúčenina lieku sa získava z narcisov, no ide o časovo náročný proces, pri ktorom rôzne premenné, napríklad počasie alebo množstvo dopestovaných rastlín môže ovplyvniť množstvo dostupného lieku a jeho cenu. Výskumníci z University of Texas, Austin však vo svojej novej práci použili umelú inteligenciu a svetielkujúce senzory na to, aby donútili mikróby urobiť všetku prácu za človeka.
V štúdii vedci popisujú proces, počas ktorého využívajú geneticky upravené baktérie na vytvorenie chemického prekurzoru galantamínu. Táto látka vzniká ako vedľajší produkt bežného bakteriálneho metabolizmu. Jednoduchšie povedané, upravené baktérie pretvárajú potravu na liečebné zlúčeniny.
“Našim cieľom je fermentovať lieky takýmto spôsobom vo väčšom množstve. Naša metóda vytvára spoľahlivý zdroj lieku, ktorý sa zároveň vyrába oveľa lacnejšie. Nemusíme brať ohľad na sezóny a produkcia galantamínu nie je ovplyvnená ani počasím, suchami či záplavami,” vysvetľuje Andrew Ellington, jeden z autorov štúdie.
Výskumníci vytvorili AI systém, ktorý nazvali MutComputeX. Tento systém identifikuje spôsob, ako upraviť proteíny vo vnútri baktérie a tým zlepšiť ich efektívnosť a teplotu pri akej môžu optimálne pracovať. Týmto krokom sa maximalizuje produkcia potrebných liečebných látok. V niektorých prípadoch sa vedcom podarilo dosiahnuť až trojnásobnú efektivitu oproti prirodzeným procesom, ktoré prebiehajú v narcisoch.
Používanie mikróbov na vytvorenie užitočných látok nie je nič nové. Používajú sa napríklad pri výrobe alkoholu, syru alebo jogurtu. Mikrobiálna fermentácia sa dnes používa aj na výrobu určitých typov inzulínu pre liečbu cukrovky. Novinkou v rámci štúdie je použitie umelej inteligencie pre odhalenie toho, čo je možné pomocou mikrobiálnej fermentácie.
Nová metóda ukrýva obrovský potenciál
Autori štúdie použili geneticky upravenú baktériu E. coli na vyprodukovanie látky, ktorá je chemickým stavebným kameňom galantamínu. Popri tom vedci použili fluorescenčný biosenzor na to, aby dokázali rýchlo odhaliť, ktoré baktérie produkujú požadovanú látku a v akom množstve. Keď špeciálne vytvorený proteín prišiel do kontaktu s požadovanou látkou, zasvietil nazeleno.
“Biosenzor nám dovoľuje testovať a analyzovať vzorky v sekundách, pričom bez neho by každý test trval približne 5 minút,” vysvetľuje spoluautor štúdie, Simon d’Oelsnitz.
Umelá inteligencia pritom výskumníkom pomáha mimoriadne jednoducho znížiť počet vhodných kandidátov z desaťtisícov na desiatky. Ako autor štúdie vysvetľujú, keď spojili umelú inteligenciu a biosenzory do jednej metódy, spojili dva mimoriadne silné nástroje, ktoré im dovolili dospieť k tomuto objavu.
Vedci v práci len demonštrovali možný proces výroby galantanínu. Sami ale priznávajú, že v súčasnom stave metóda ešte nie je vhodná na komerčné využitie.
