Antibiotici dizajnirani algoritmom: Hoće li AI riješiti krizu rezistencije?
Luka, 19. lipnja 2025. – U povijesti medicine, otkriće antibiotika stoji rame uz rame s cjepivima i anestezijom kao jedan od stupova koji drže građevinu modernog zdravstva. Zahvaljujući penicilinu i njegovim nasljednicima, nekoć smrtonosne bakterijske infekcije postale su izlječive, a složene operacije, transplantacije organa i kemoterapije postale su rutinska praksa. No, ta zlatna era polako se bliži svome kraju. Nalazimo se na pragu postantibiotskog doba, u kojem nam prijeti povratak u mračnu prošlost gdje i najobičnija ogrebotina može postati smrtonosna. Krivac je tiha, ali neumoljiva pandemija – antimikrobna rezistencija (AMR). Bakterije, u neprestanoj evolucijskoj utrci, postaju otporne na naše najjače lijekove brže nego što uspijevamo otkriti nove. Dok se tradicionalni farmaceutski “izvori” presušuju, jedna nova, radikalna nada pojavljuje se iz digitalnog svijeta: umjetna inteligencija. Može li algoritam postići ono što ljudima sve teže uspijeva i dizajnirati novu generaciju antibiotika koja će nas spasiti od nas samih?
Problem rezistencije je jednostavan i zastrašujuć. Svaki put kad koristimo antibiotik, osobito ako ga koristimo nepravilno, stvaramo evolucijski pritisak. Bakterije koje slučajno posjeduju genetske mutacije koje im omogućuju da prežive terapiju razmnožavaju se i prenose svoju otpornost dalje. Rezultat su superbakterije, poput meticilin-rezistentnog stafilokoka (MRSA) ili na karbapeneme otporne Acinetobacter baumannii, koje haraju bolnicama diljem svijeta, uključujući i Hrvatsku, i ne reagiraju na gotovo nijedan dostupan lijek. Istovremeno, otkrivanje novih antibiotika tradicionalnim metodama postalo je iznimno sporo, skupo i neprofitabilno. Većina današnjih antibiotika samo su modifikacije starih klasa lijekova otkrivenih sredinom 20. stoljeća. Znanstvenici su pregledali većinu lako dostupnih prirodnih izvora, a farmaceutska industrija, vođena profitom, radije ulaže u unosnije lijekove za kronične bolesti.
Upravo u ovaj vakuum ulazi umjetna inteligencija, ne kao inkrementalno poboljšanje, već kao potpuna promjena paradigme. Tradicionalno otkrivanje lijekova nalikovalo je traženju igle u plastu sijena. Znanstvenici bi godinama testirali tisuće spojeva u nadi da će jedan od njih pokazati antibakterijsko djelovanje. AI ovaj proces okreće naglavačke. Umjesto slijepog traganja, on omogućuje inteligentni, ciljani dizajn.
Kako to funkcionira? Prvi korak je masovno virtualno testiranje. AI modeli, trenirani na golemim bazama podataka o poznatim kemijskim spojevima i njihovom djelovanju, mogu u nekoliko sati ili dana virtualno “testirati” stotine milijuna, pa i milijarde molekula. Analizirajući njihovu strukturu, AI predviđa hoće li određena molekula biti sposobna uništiti bakteriju i, jednako važno, hoće li biti toksična za ljudske stanice. Upravo je ovom metodom 2020. godine otkriven Halicin, prvi antibiotik otkriven pomoću umjetne inteligencije, koji se pokazao učinkovitim protiv niza otpornih bakterija.
No, prava revolucija leži u generativnim modelima. Oni ne pretražuju samo postojeće spojeve; oni stvaraju potpuno nove molekule koje nikada prije nisu postojale. Znanstvenici mogu definirati problem – primjerice, “dizajniraj molekulu koja će uništiti superbakteriju Acinetobacter baumannii tako da napadne specifičan protein u njezinoj staničnoj stijenci, a da pritom ne šteti korisnim bakterijama u ljudskim crijevima”. AI zatim, poput arhitekta, generira tisuće potencijalnih molekularnih nacrta, optimiziranih da zadovolje sve zadane kriterije. Nedavno otkriće Abaucina, spoja specifično dizajniranog protiv A. baumannii, savršen je primjer moći ovog pristupa.
Ova tehnologija ima potencijal riješiti jedan od ključnih problema starih antibiotika – njihov široki spektar djelovanja. Stari antibiotici djeluju poput atomske bombe, uništavajući i loše i dobre bakterije, što narušava naš mikrobiom i dodatno potiče rezistenciju. AI omogućuje dizajniranje “pametnih projektila”, antibiotika uskog spektra koji ciljaju isključivo patogenu bakteriju, čuvajući pritom osjetljivu ravnotežu u našem tijelu.
Iako epicentar ovog istraživanja trenutno leži u velikim svjetskim centrima, njegove implikacije za Hrvatsku su ogromne. Naša zemlja se, kao i ostatak Europe, suočava s visokom stopom bolničkih infekcija uzrokovanih otpornim bakterijama. Uspjeh AI-ja u stvaranju novih lijekova izravno bi se prelio na sigurnost i uspješnost liječenja u hrvatskim bolnicama. Znanstvene institucije poput Instituta Ruđer Bošković ili splitskog Mediteranskog instituta za istraživanje života (MedILS) posjeduju intelektualni kapital koji bi se, uz adekvatna ulaganja, mogao uključiti u globalne napore u ovom području, barem u segmentu testiranja i validacije novih spojeva.
Naravno, put od algoritma do ljekarne je dug i trnovit. Mnogi spojevi koji se čine obećavajućima na računalnom zaslonu padnu na prvim laboratorijskim testovima. Još više ih se pokaže neuspješnim u kliničkim ispitivanjima na ljudima. Nadalje, potrebno je riješiti složena regulatorna pitanja – kako zdravstvene agencije poput HALMED-a ili EMA-e mogu odobriti lijek čiji je mehanizam nastanka skriven unutar “crne kutije” algoritma? Tu je i već spomenuti ekonomski problem: čak i ako AI drastično pojeftini fazu otkrivanja, razvoj i klinička ispitivanja i dalje koštaju stotine milijuna eura. Potrebni su novi globalni modeli financiranja kako bi se osiguralo da ovi spasonosni lijekovi doista i stignu do pacijenata.
Unatoč svim izazovima, umjetna inteligencija predstavlja najsvjetliju zraku nade u borbi protiv antimikrobne rezistencije. Ona nudi izlaz iz slijepe ulice u kojoj se tradicionalna farmakologija našla. Ne radi se više o tome hoće li AI promijeniti način na koji otkrivamo antibiotike, već samo o tome koliko brzo će se to dogoditi. Za generacije koje dolaze, mogućnost da se oslone na učinkovite lijekove kada im je to najpotrebnije mogla bi ovisiti o partnerstvu ljudske znanstvene ingenioznosti i nezamislive računalne snage algoritama. U globalnoj utrci za opstanak protiv nevidljivog neprijatelja, AI nije samo još jedan alat u našem arsenalu; on je potencijalni game-changer koji bi mogao preokrenuti tijek bitke u našu korist.
