Kecerdasan Buatan Ciptakan Antibiotik Terkuat, Mampukah Lawan Bakteri?

KOMPAS.com - Kecerdasan buatan atau artificial intellegence (AI) terbukti memberi terobosan canggih bagi dunia. Termasuk membantu peneliti di Massachusetts menemukan obat antibiotik yang sangat kuat.

Model pembelajaran mendalam yang dilakukan para peneliti berhasil mengidentifikasi obat baru yang kuat.

Seperti melansir Science Daily, Selasa (25/2/2020), penelitian dilakukan dengan menggunakan algoritma pembelajaran mesin.

Melalui model ini, para peneliti telah mengidentifikasi senyawa antibiotik baru yang kuat. Dalam uji laboratorium, obat ini mampu membunuh bakteri penyebab penyakit paling bermasalah di dunia.

Bahkan, obat ini dapat membunuh beberapa jenis penyakit yang resisten terhadap semua antibiotik.

Obat tersebut juga membersihkan infeksi pada dua tikus berbeda yang menjadi sampel dalam percobaan tersebut. Model komputer menyaring lebih dari seratus juta senyawa kimia dalam hitungan hari.

Model itu dirancang untuk memilih antibiotik potensial yang membunuh bakteri menggunakan mekanisme yang berbeda dari obat yang ada.

"Kami ingin mengembangkan platform yang memungkinkan untuk memanfaatkan kecerdasan buatan dalam era baru penemuan obat antibiotik," ujar James Collins, Profesor Temmers dari Medical Engineering and Science in MIT's Institute for Medical Engineering and Science (IMES) and Department of Biological Engineering.

Collins mengatakan pendekatan ini mengungkapkan molekul luar biasa, yang dapat disebut sebagai salah satu antibiotik yang lebih kuat, yang pernah ditemukan.

Dalam studi baru yang dilakukan para peneliti ini, mereka juga mengidentifikasi beberapa kandidat antibiotik lain yang lebih menjanjikan.

Para peneliti percaya, model itu juga dapat digunakan untuk merancang obat baru.

Hal itu berdasarkan dari yang telah dipelajari, tentang struktur kimia yang memungkinkan obat untuk membunuh bakteri.

Regina Barzilay, Profesor Elektronika Delta Teknik Elektro dan Ilmu Komputer di MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) mengatakan model pembelajaran mesin dapat mengeksplorasi banyak hal, yakni in silico.

Memungkinkan pengembangan obat

Selama beberapa dekade terakhir, sangat sedikit obat antibiotik baru yang dapat dikembangkan.

Metode untuk skrinning antibiotik baru yang digunakan saat ini, cukup mahal. Bahkan, menmbutuhkan waktu yang tepat dan biasanya terbatas pada spektrum kecil dari keanekaragaman kimiawi.

"Kami menghadapi krisis yang berkembang di sekitar resistensi antibiotik. Dalam situasi ini, biasanya disebabkan oleh meningkatnya jumlah patogen yang menjadi resisten terhadap antibiotik yang ada," jelas Collins.

Guna menemukan senyawa yang sepenuhnya baru, Collins bekerjasama dengan sejumlah peneliti yang telah mengembangkan mesin pembelajaran yang dapat dilatih untuk menganalisa struktur molekul dari suatu senyawa.

Mesin ini juga nantinya akan dihubungkan dengan sifat-sifat tertentu, seperti kemampuan untuk membunuh bakteri.

Gagasan menggunakan model komputer prediktif untuk skrining "in silico" bukanlah hal baru. Akan tetapi sampai sekarang, model ini tidak cukup akurat untuk mengubah penemuan obat.

Sebelumnya, molekul diwakili sebagai vektor yang mencerminkan ada atau tidak adanya kelompok kimia tertentu.

Namun, jaringan saraf baru dapat mempelajari representasi ini secara otomatis, memetakan molekul menjadi vektor kontinu yang kemudian digunakan untuk memprediksi sifat mereka.

Dalam hal ini, para peneliti merancang model untuk mencari fitur kimia yang dapat membuat molekul efektif dalam membunuh bakteri E. coli.

Untuk melakukannya, mereka melatih model pada sekitar 2.500 molekul, termasuk sekitar 1.700 obat yang disetujui FDA dan satu set 800 produk alami dengan beragam struktur dan beragam bioaktivitas.

Setelah model itu dilatih, para peneliti mengujinya di Broad Institute's Drug Repurposing Hub, sebuah perpustakaan berisi sekitar 6.000 senyawa.

Model memilih satu molekul yang diprediksi memiliki aktivitas antibakteri yang kuat dan memiliki struktur kimia yang berbeda dari antibiotik yang ada.

Menggunakan model pembelajaran mesin yang berbeda, para peneliti juga menunjukkan molekul ini kemungkinan memiliki toksisitas rendah terhadap sel manusia.

Molekul ini kemudian disebut sebagai halicin, setelah sistem kecerdasan buatan dari 2001: A Space Odyssey, yang sebelumnya mungkin telah diselidiki sebagai obat diabetes.

Para peneliti mengujinya terhadap puluhan strain bakteri yang diisolasi dari pasien dan tumbuh di piring laboratorium.

Dalam pengujian itu, mereka menemukan itu mampu membunuh banyak yang resisten terhadap pengobatan, termasuk Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii, dan Mycobacterium tuberculosis.

Obat ini bekerja melawan setiap spesies yang mereka uji, kecuali Pseudomonas aeruginosa, patogen paru yang sulit diobati.