Ученые использовали ИИ для создания белка, убивающего E. coli
Австралийские ученые впервые использовали искусственный интеллект для создания готового к использованию биологического белка, способного убивать устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как E. coli. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Этот прорыв дает новый способ борьбы с растущим кризисом, вызванным супербактериями. Австралия присоединилась к таким странам, как США и Китай, в разработке ИИ-платформ, способных быстро генерировать тысячи готовых белков. Это открывает путь к более быстрой и доступной разработке лекарств и диагностики.
Работу совместно возглавляют доктор Райс Гринтер и доцент Гэвин Нотт (Snow Medical Fellow), руководящие новой Программой дизайна белков с помощью ИИ на базе Института Bio21 Мельбурнского университета и Института биомедицинских открытий Монаша.
Использованная в работе Платформа дизайна белков на основе ИИ — первая в Австралии, моделирующая подход Дэвида Бейкера (лауреата Нобелевской премии по химии 2023 года). Она представляет собой сквозной метод, способный создавать широкий спектр белков.
«Эти белки теперь разрабатываются как фармацевтические препараты, вакцины, наноматериалы и крошечные сенсоры, и многие другие применения еще предстоит испытать», — сказал доцент Нотт.
Платформа использует общедоступные ИИ-инструменты для дизайна белков. «Важно демократизировать дизайн белков, чтобы весь мир имел возможность использовать эти инструменты», — отметил аспирант Дэниел Фокс, выполнивший большую часть экспериментальной работы.
«Используя эти инструменты и те, что мы разрабатываем внутри, мы можем создавать белки для связывания с конкретной мишенью или лигандом, в качестве ингибиторов, агонистов или антагонистов, или конструировать ферменты с улучшенной активностью и стабильностью», — пояснил Фокс.
По словам доктора Гринтера, в настоящее время белки для лечения таких заболеваний, как рак или инфекции, заимствуются из природы и адаптируются с помощью рационального дизайна или in vitro эволюции и отбора.
«Эти новые методы глубокого обучения позволяют эффективно создавать de novo белки с заданными характеристиками и функциями, снижая стоимость и ускоряя разработку новых белковых связующих веществ и инженерных ферментов», — сказал он.
В платформу, созданную под руководством доктора Гринтера и доцента Нотта, интегрированы новые инструменты, такие как Bindcraft и Chai.
Профессор Джон Кэрролл, директор Института биомедицинских открытий Монаша, отметил, что новая программа выводит Австралию «в авангард этого захватывающего нового подхода к созданию новых терапевтических средств и исследовательских инструментов».
Программа объединяет талантливых структурных биологов и компьютерных ученых, что, по словам доцента Нотта, делает ее «высокоманевренной и способной регулярно внедрять передовые инструменты в области дизайна белков с помощью ИИ».