Біоінженери застосували штучний інтелект, щоб воскресити молекули з минулого, ідентифікувавши фрагменти білків неандертальців, які мають здатність боротися з бактеріями. Це новаторське дослідження, опубліковане 28 липня в журналі Cell Host & Microbe, може надихнути на створення нових ліків для лікування людських інфекцій, пише Nature.

Дослідники застосували обчислювальні методи до даних про білки як сучасних людей (Homo sapiens), так і наших давно вимерлих родичів – неандертальців (Homo neanderthalensis) та денисівців (Denisovans). Це дозволило їм ідентифікувати молекули, здатні вбивати хвороботворні бактерії.

«Нас мотивує ідея повернення молекул з минулого для розв’язання проблем, які ми маємо сьогодні», – говорить Сезар де ла Фуенте, співавтор дослідження та біоінженер з Університету Пенсильванії у Філадельфії.

Розвиток антибіотиків сповільнився за останні кілька десятиліть, і більшість антибіотиків, які сьогодні призначаються, з’явилися на ринку понад 30 років тому. Оскільки кількість антибіотикорезистентних бактерій зростає, незабаром знадобиться нова хвиля засобів для лікування.

Багато організмів виробляють короткі білкові субодиниці, які називаються пептидами, що мають антимікробні властивості. Деякі з цих антимікробних пептидів, здебільшого виділені з бактерій, вже використовуються в клінічній практиці. Білки вимерлих видів можуть стати ще невикористаним ресурсом для розробки антибіотиків.

Дослідники навчили алгоритм штучного інтелекту розпізнавати місця на людських білках, де вони, як відомо, розщеплюються на пептиди. Вони застосували цей алгоритм до загальнодоступних білкових послідовностей H. sapiens, H. neanderthalensis та Denisovans. Використовуючи властивості раніше описаних антимікробних пептидів, вони передбачили, які з них можуть вбивати бактерії.

При цьому пошук і тестування кандидатів у ліки за допомогою ШІ займає лише кілька тижнів порівняно з трьома-шістьма роками при використанні старих методів для відкриття одного нового антибіотика.

Дослідники протестували десятки пептидів, щоб побачити, чи можуть вони вбивати бактерії в лабораторному посуді. Потім відібрали шість пептидів – чотири від H. sapiens, один від H. neanderthalensis і один від Denisovans – і ввели їх мишам, зараженим бактерією Acinetobacter baumannii, яка є поширеною причиною інфекцій у людей.

Всі шість пептидів зупинили ріст A. baumannii у стегновому м’язі, але жоден з них не вбивав бактерії. П’ять молекул вбивали бактерії, що росли в шкірних абсцесах, але в «надзвичайно високих» дозах, за словами Натанаеля Грея, хімічного біолога зі Стенфордського університету в Каліфорнії.

Модифікація найуспішніших молекул може створити більш ефективні версії, а зміна алгоритму може покращити ідентифікацію антимікробних пептидів, зменшивши кількість помилкових спрацьовувань. «Хоча алгоритм, який ми використовували, не дав нам дивовижних молекул, я вважаю, що концепція і структура являють собою абсолютно новий шлях для мислення про відкриття ліків», – каже де ла Фуенте.

Юен Ешлі, експерт з геноміки та прецизійної медицини зі Стенфордського університету в Каліфорнії, схвильований цим новим підходом у маловивченій галузі розробки антибіотиків. Де ла Фуенте та його колеги показали, що занурення в архаїчний геном людини є цікавим і потенційно корисним підходом.