TropIQ Health Sciences, een spin-off van het Radboudumc, ontvangt 1,3 miljoen dollar van de Bill & Melinda Gates Foundation om nieuwe mugwerende middelen op te sporen. Dat gaat TropIQ doen met AI-wetenschappers en onderzoekers van de University of Washington. Middelen die muggen afstoten – of juist aantrekken – kunnen een belangrijke rol spelen bij de bestrijding van malaria, dengue en andere ziekten die door muggen worden overgedragen.
Jaarlijks krijgen ongeveer 90 miljoen mensen dengue (knokkelkoorts) door een muggenbeet. Het aantal infecties met malaria wordt geschat op meer dan 200 miljoen per jaar. Zo’n half miljoen mensen overlijden eraan. Bestrijding van muggen die de ziekte overdragen heeft daarom hoge prioriteit. Een van de manieren om daaraan bij te dragen is het ontwikkelen van nieuwe, betere mugwerende middelen.
Dat is precies wat TropIQ Health Sciences, AI-onderzoekers en de University of Washington nu gaan doen. Marnix Vlot, coördinator van het onderzoeksprogramma bij TropIQ: “De huidige middelen die muggen weren, zoals DEET, zijn zeker niet optimaal. Met een beter afweermiddel kunnen we bijdragen aan een vertraging van de wereldwijde verspreiding van door muggen overgedragen ziekten.”
Neus in de machine
Bij het project betrokken AI-wetenschappers hebben eerder al onderzocht hoe mensen geur waarnemen en hoe ze het resultaat kunnen voorspellen op basis van de moleculaire structuur van de chemische verbindingen van die geuren. Daarvoor ontwikkelden ze state-of-the-art machine learning-algoritmen. Samen met TropIQ gaan ze nu machine learning-modellen opstellen, die voorspellen hoe muggen reageren op allerlei vluchtige chemische stoffen die ze ruiken. Dat model wordt dan gebruikt om mugwerende stoffen te vinden. Ook lokstoffen, die juist muggen aantrekken, zijn interessant.
Om Amerikaanse soldaten tijdens de Tweede Wereldoorlog onder andere tegen malaria te beschermen, ontstond een grote behoefte aan insectwerende middelen. Een enorm onderzoeksprogramma werd opgetuigd, wat onder meer leidde tot de ontdekking van DEET (N,N-diethyltoluamide). Vervolgens werd het grootste deel van het onderzoek weer vergeten. Recent zijn de onderzoeksresultaten weer ontdekt. Vlot: “Echt een geweldige vondst, want het zou tegenwoordig vele miljoenen kosten om deze kennis te genereren. Dit geeft ons een vliegende start, want we kunnen onze machine learning-algoritmen nu direct met deze hervonden kennis gaan trainen”.
Kijken in muggenhersenen
Groot voordeel van deze aanpak is, dat mugwerende middelen in totaal nieuwe chemische klassen gemakkelijker zijn te vinden. Met de meer traditionele zoektechnologieën vind je waarschijnlijk eerder stoffen die sterk lijken op al bekende afweermiddelen, vaak inclusief hun nadelen. Nieuwe actieve verbindingen zijn niet alleen nuttig voor de consument, maar bieden misschien ook nieuwe inzichten in hoe muggen ruiken en hoe die geuren zich vertalen in veranderingen in het muggengedrag. Vlot: “Onderzoekers bij de Universiteit van Washington zijn experts in de neurofysiologie van muggen. Ze gaan bestuderen hoe het zenuwstelsel van de mug verschillende geuren – verschillende chemische stoffen – verwerkt door zowel de neurale als de gedragsreacties van de mug in kaart te brengen.”
In het project worden nu kunstmatige intelligentie (AI), de expertise van TropIQ in high-throughput muggen assays en de expertise van de Universiteit van Washington in zintuiglijke neurofysiologie van muggen met elkaar gecombineerd. Vlot: “Dat levert een ideale infrastructuur op waarmee we snel nieuwe middelen hopen te vinden, die de ziektelast door muggen kan verminderen.”
