ИИ нашел сотни потенциальных антибиотиков в яде змей и пауков

Яды змей, скорпионов и пауков чаще всего ассоциируются с опасными укусами, но с помощью искусственного интеллекта они могут помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам, которая ежегодно приводит к более чем одному миллиону смертей во всем мире.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые из Университета Пенсильвании использовали систему глубокого обучения APEX для анализа базы данных, содержащей более 40 миллионов зашифрованных пептидов яда (venom encrypted peptides, VEPs) — крошечных белков, выработанных животными для атаки или защиты. За несколько часов алгоритм выделил 386 соединений с молекулярными признаками антибиотиков нового поколения.

"Яды — это эволюционные шедевры, однако их антимикробный потенциал почти не изучен. APEX позволяет нам просканировать огромное химическое пространство всего за несколько часов и выявить пептиды с исключительным потенциалом для борьбы с самыми устойчивыми патогенами в мире", — сказал старший автор исследования Сесар де ла Фуэнте.

Сочетание новых технологий с классическими методами

Из короткого списка, отобранного ИИ, команда синтезировала 58 пептидов яда для лабораторных испытаний. 53 из них убивали устойчивые к лекарствам бактерии — включая Escherichia coli и Staphylococcus aureus — в дозах, безвредных для человеческих эритроцитов.

"Сочетая компьютерный отбор с традиционными лабораторными экспериментами, мы провели одно из самых всесторонних исследований антибиотиков, полученных из яда", — добавил соавтор Марсело Торрес.

Соавтор Чанг Гуан отметил, что платформа выявила более 2000 совершенно новых антибактериальных мотивов — коротких специфических последовательностей аминокислот в белке или пептиде, ответственных за их способность убивать или подавлять рост бактерий.

Сейчас команда работает над улучшением наиболее перспективных пептидных кандидатов, которые могут привести к созданию новых антибиотиков, с помощью методов медицинской химии.