Het stormde de voorbije maand over de razendsnelle ontwikkeling van artificiële intelligentie en Chat-GPT. Tegelijk blijken AI-taalmodellen beloftevolle bondgenoten in de strijd tegen bacteriën. In het licht van de wereldwijd oprukkende antimicrobiële resistentie, is dat hoopgevend nieuws.
Antimicrobiële resistentie is volgens de Wereldgezondheidsorganisatie één van de grootste bedreigingen voor de volksgezondheid. In de EU alleen leidt het naar schatting tot 33.000 doden per jaar. Experts voorspellen dat het sterftecijfer in de EU tegen 2050 zou oplopen tot 10 miljoen per jaar.
Antibiotica krijgen almaar minder vat op bacteriën. Dat heeft te maken met de wapenwedloop tussen beiden, waarbij bacteriën hun genetische code telkens aanpassen, waarop de wetenschap in de achtervolging gaat en een nieuw antibioticum ontwikkelt. De strijd is bezig sinds de ontdekking van penicilline in 1928, maar werd steeds snediger. Oorzaak? Overconsumptie en verkeerd gebruik van antibiotica. Bacteriën die vaker geconfronteerd worden met antibiotica, krijgen meer kansen om zich aan te passen, vooral als de kuur niet uitgenomen wordt en bacteriën het overleven.
Tegenwoordig springen artsen behoedzaam om met antibiotica. Toch waarschuwen experts dat COVID19 tot fout antibioticagebruik geleid heeft: de covidsymptomen leken namelijk op die van een bacteriële longontsteking. COVID19 was een geschenk voor de bacteriën. En dus moeten antibioticabrouwers een tand bijsteken.
Probleem: de business case om nieuwe antibiotica te ontwikkelen, is naar de filistijnen. Door de toenemende resistentie wordt de werkzame periode korter en brengen antibiotica minder op, terwijl de ontwikkelingskost hoog blijft. De meeste geneesmiddelen die nu in de pijplijn zitten, zijn variaties op bestaande producten en daardoor kortetermijnoplossingen.
Hetzelfde systeem dat voorspelt welk woord kan volgen op een ander woord, kan ook de taal van onze eiwitten leren.
Dit is waar generatieve taalmodellen een verschil maken. Hetzelfde systeem dat voorspelt welk woord kan volgen op een ander woord, en op die manier een grammaticaal en semantisch correct tekstje genereert, kan ook de taal van onze eiwitten leren. Een model dat ontwikkeld werd in Californië is erin geslaagd het ene aminozuur na het andere om te zetten tot een functioneel digitaal eiwit. Met bestaande antibiotica als voorbeeld, kon dat eiwit ontworpen worden om bacteriën te doden. Eerste tests leverden 100 nieuwe kandidaat-eiwitten op die door AI verzonnen waren, waarvan twee werkten om E.Coli te liquideren. Uiteraard moeten alle kandidaten grondig getest worden, maar AI geeft aan welke eiwitten verder onderzoek waard zijn. Een deel van de farmaceutische trial & error valt weg, doordat de antibioticazoektocht een efficiëntere digitale zoektocht wordt. Niet gelijk wie zal trouwens medicijnen kunnen laten verzinnen: de juiste opdracht formuleren wordt vakmanschap voor prompt engineers die gespecialiseerd zijn in farmaceutica.
De broertjes van Chat-GPT kunnen de zoektocht naar antibiotica in een stroomversnelling brengen. In combinatie met gericht gebruik kunnen ze miljoenen mensenlevens redden. En er is meer: misschien kunnen ze kandidaat-medicijnen helpen vinden voor aandoeningen als reuma en MS, en voor andere ziektes waar we al lang op een medicijn wachten.
Dit artikel verscheen eerder als column in De Tijd.
Peter Peumans behaalde een doctoraat als elektrisch ingenieur aan Princeton University, en een bachelor- en masterdiploma aan de Katholieke Universiteit Leuven. Voor hij bij imec in dienst trad, was Peter Peumans professor Electrical Engineering aan de Stanford University. Hij ontving een NSF CAREER award en een Belgian-American Educational Foundation honorary fellowship. Hij is momenteel verantwoordelijk voor imec's strategie in gezondheid.
Gepubliceerd op:
28 april 2023
