Яд — это не просто жидкость, а сложный набор высокоспециализированных молекул. Эволюция змей, скорпионов и пауков столетиями разрабатывала его для эффективного выведения жертвы из строя.
Как яды и искусственный интеллект могут помочь в борьбе с устойчивыми к антибиотикам инфекциями
В XX веке антибиотики совершили революцию в медицине — они спасли жизни сотен миллионов людей. Однако сегодня все больше инфекций становятся устойчивыми к ним. Ученые обнаружили, что яд может стать спасением.
Freepik
По всему миру около пяти миллионов человек ежегодно умирает из-за устойчивых к антибиотикам инфекций.
Ученые из Университета Пенсильвании обнаружили, что новым источником для лекарств может стать яд. Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Яды и искусственный интеллект
Однако проблема заключается в том, что яд — это не одно вещество, а огромное количество молекул, в основном пептидов — коротких цепочек аминокислот, из которых строятся белки. И проанализировать каждый из них вручную — задача не то что на многие годы, а на многие жизни.
Здесь на помощь пришел искусственный интеллект, с помощью которого ученые создали специальный алгоритм под названием APXE. Они «накормили» его различными данными об уже известных антибиотиках.
Эта программа проанализировала хранилище информации, содержащее 16 000 белков из ядов самых разных существ. Причем он не просто изучал эти белки, а делил их на пептидные последовательности. В итоге APXE сгенерировал и проверил более 40 млн молекул.
В результате исследователи получили список из 386 самых перспективных кандидатов — молекул, которые, по мнению ИИ, должны отлично справиться с бактериями.
Эксперимент в лаборатории
Затем ученые отправились с этими данными в лабораторию. Они синтезировали 58 самых лучших вариантов из списка и испытали их на реальных бактериях. Специалисты взяли одиннадцать опасных патогенов, которые совсем не боятся лекарств и убивают множество людей ежегодно. В результате 53 из 58 протестированных молекул показали мощную антибактериальную активность, то есть успешно убили их.
Затем исследователи заразили мышей опасной бактерией A. baumannii, вызвав у них гнойное воспаление. А после обработали рану всего одной дозой пептида, полученного из яда паука-волка.
Через два дня количество бактерий в ране сократилось на 99,9%. Примерно такую же эффективность демонстрируют мощные современные антибиотики. При этом грызуны чувствовали себя хорошо — не теряли в весе и не демонстрировали признаки отравления.