ИИ нашел в ядах антибактериальные компоненты
А в чем тренд?
Устойчивость к противомикробным препаратам признана одной из наиболее серьезных угроз для глобального здравоохранения и социально-экономического развития. Согласно данным ВОЗ, именно антимикробная резистентность стала прямой причиной 1,27 млн летальных исходов и косвенно поспособствовала еще 4,95 млн смертей по всему миру.
Ученые из Пенсильванского университета применили искусственный интеллект (ИИ) для скрининга миллионов соединений из ядов змей, скорпионов и пауков, выявив перспективные вещества-кандидаты для создания новых антибиотиков. Команда биологов разработала алгоритм, который прогнозирует, какие именно пептиды в составе ядов способны воздействовать на устойчивые к лекарствам бактерии.
В чем особенность открытия
До появления антибиотиков даже незначительные травмы и заболевания могли стать смертельными. Простой порез руки или ангина нередко приводили к летальному исходу. Антибиотики изменили медицину: операции стали безопаснее, а многие болезни потеряли статус неизлечимых. Однако возникла другая проблема: бактерии эволюционируют быстрее, чем человечество создает новые препараты. Сегодня многие микроорганизмы приобрели устойчивость к некоторым видам антибиотиков. Ученые из Пенсильванского университета ищут решение этой проблемы.
С помощью ИИ-инструмента под названием APEX команда исследователей изучила 16 тыс. белков из ядов различных животных — от скорпионов до актиний. Алгоритм, обученный на известных антибиотиках, был создан для выявления антимикробной активности белковых последовательностей.
Исследователи выделили 40 млн пептидов — коротких цепочек аминокислот. Из них ИИ-алгоритм за несколько часов отфильтровал 386 вариантов с антимикробным потенциалом. В лабораторных условиях ученые синтезировали 58 перспективных пептидов и протестировали их на 11 патогенах. Всего 53 пептида продемонстрировали способность подавлять рост бактерий.
Как прошли испытания новых пептидов
Для проверки эффективности пептидов в реальных условиях исследователи провели эксперименты на мышах, зараженных устойчивой больничной бактерией A. baumannii. После инфицирования кожи животным однократно ввели три выбранных пептида. Через 48 часов наблюдалось снижение бактериальной нагрузки. Особенно эффективным оказался препарат на основе яда одного из видов паука-волка — Geolycosa riograndae. Он уничтожил 99,9% бактерий — результат, сопоставимый с действием стандартных антибиотиков.
Несмотря на обнадеживающие результаты, исследование пока находится на начальной стадии разработки. Сейчас команда работает над оптимизацией наиболее перспективных кандидатов: модифицирует их структуру для повышения стабильности, снижения токсичности и увеличения продолжительности действия. Многие соединения, изначально демонстрирующие потенциал в качестве антибиотиков, так и не дошли до клинического применения.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.