Не так давно мы общались с Денисом Кузьминым, кандидатом биологических наук, директором физических школы биологической и медицинской физики МФТИ. По мотивам Инженерного подкаста с ним мы разобрали понятие супербактерии и стратегии борьбы с антибиотикорезистентностью. Публикуем самое интересное!
Супербактерия. Что это такое и в чём их суперсила?
В литературе проблема антибиотикорезистентности называется «Проблема Супербаг» по аналогии с багами в программировании. А супербактерии – это те бактерии, которые устойчивы к большинству известных на сегодняшний день антибиотиков. Они обладают большим количеством механизмов адаптации и избегания антибиотиков. Едва ли можно предположить существование такой бактерии, потому что помимо обычных антибиотиков существуют редко назначаемые антибиотики, «последняя линия обороны». Их не часто используют, потому что они должны быть действенны. Именно поэтому они не вводятся в клиническую практику, чтобы бактерии к ним не приспосабливались. Для возникновения супербактерии необходимо оказаться в месте, где применяют абсолютно все антибиотики, поэтому вероятность этого события не очень высокая.
Есть ли какие-то стратегии по борьбе с антибиотикорезистентностью?
Существует несколько подходов, которые применяют учёные.
- Первый, классический: продолжается непрерывный поиск природных источников антибиотиков нового класса или нового поколения. Исследуются разные микроорганизмы, бактерии, микроводоросли с целью найти еще неисследованные свойства у них.
- Второй подход – старая добрая химия. Антибиотики химически синтезируют, пытаются собрать и предсказать их свойства. Здесь очень помогает искусственный интеллект (ИИ). Предсказать новую структуру и синтезировать молекулы или модифицировать старые химические синтезированные антибиотики. Например, придумывают как дополнить антибиотик или от чего его избавить, чтобы он приобрел новые свойства.
- Третий подход – это использование следующей комбинации. Например, ученым известен определитель (антибиотик), а у бактерий есть антиопределитель. Но эти же ученые также разработали анти-антиопределитель – ингибитор разрушителя антибиотика. Таким образом, используется два компонента, благодаря чему старый добрый антибиотик опять начинает работать.
- Четвертый подход – это использование новых мишеней. Поиск новых мишеней и молекул, которые работают по этим мишеням. К примеру, у подвижной бактерии может быть жгутик, для которого подбирается соединение, способное взаимодействовать с определённым белком этого жгутика, за счет чего вся бактерия будет обездвижена. Это приводит к изобретению антибиотиков для более нетрадиционных мишеней.
Вот несколько направлений, которые используют для поиска антибиотиков.
В чем заключается проблема реализации этих стратегий?
Фармкомпании делают это без энтузиазма, который нужен. Во времена коронавируса активно создавались тест-системы, препараты и т.д. Это было обусловлено как социальной значимостью, так и прибыльностью. С антибиотиками же не так, они борцы со скрытой угрозой. Хотя без качественных антибиотиков нельзя будет сходить даже к зубному. Химиотерапия, трансплантация органов, даже посещение окулиста – все это нередко сопровождается применением антибиотиков.
Как используется искусственных интеллект в фармакологии?
Искусственный интеллект применяется всегда и везде, кажется. Однозначно определить область использования сложно, но вот несколько возможностей.
Предсказание новых формул, новых соединений, новых структур в качестве кандидатов на антибиотики, роль антибиотиков нового поколения или нового класса. ИИ занимается в этом случае моделированием на основе существующих библиотек соединений и сформулированных правил, которыми обладают успешные лекарственные препараты. С одной стороны, искусственный интеллект может отсекать неудачные конструкции, анализируя, соответствуют они этим правилам, этим свойствам или нет. С другой стороны, есть удачные молекулы, которые описаны в литературе, в патентах и так далее. Теоретически, искусственный интеллект может проходить по этому объему данных и искать общее. Другими словами, анализ успешных для дальнейшего предсказания успешных соединений.
Читайте другие статьи, по этой теме. Подписывайтесь, чтобы не пропустить продолжение! Следите за нами в Телеграмме, ВКонтакте, на официальном сайте.
#инженерный_подкаст #все_ответы_в_науке_МИФИ #десятилетиенауки #МинобрнаукиРоссии #популяризациянауки