Веномная сокровищница
Яды змей, пауков, скорпионов и даже пчёл содержат тысячи белков и пептидов. Многие из них обладают мощным действием на нервную систему и мышцы. Учёные давно подозревали, что эти молекулы могут стать основой для лекарств, но ручной анализ миллиардов комбинаций практически невозможен. Исследователи из Пенсильванского университета создали систему APEX, которая с помощью глубинного обучения проанализировала 16 123 белка из ядов и 40 миллионов пептидов.
Как работает APEX
Система использует нейронные сети, обученные на данных о структуре и активности известных антимикробных пептидов. Она разбивает белки ядов на короткие последовательности и предсказывает, какие из них могут убивать бактерии, не повреждая человеческие клетки. В итоге APEX обнаружила 386 кандидатов; 53 из них успешно уничтожали устойчивые к антибиотикам бактерии в лабораторных условиях и были безопасны для эритроцитов. Среди найденных пептидов – совершенно новые мотивы, которые раньше не встречались в природе.
Почему это важно
Антибиотики, которые мы используем сегодня, в основном были открыты в середине XX века. С тех пор резистентность микроорганизмов растёт. По прогнозам, к 2050 году устойчивые к антибиотикам инфекции станут одной из главных причин смертности. Открытие новых пептидов – это возможность создать лекарства, действующие на принципиально иной основе. Ядовитые пептиды разрушают мембраны бактерий или нарушают их обмен веществ, и бактериям сложнее выработать защиту.
Яды на службе человеку
Некоторые яды уже используются в медицине. Например, ботулотоксин помогает в косметологии, а каптоприл, лекарство от гипертонии, создан на основе пептида из яда змеи Jararaca. APEX расширяет этот арсенал, предлагая множество новых молекул. Исследователи отмечают, что дальше предстоит синтезировать найденные пептиды, протестировать их на животных и убедиться, что они безопасны. Тем не менее, этот проект демонстрирует силу искусственного интеллекта в поиске лекарств: машина находит то, что человек может упустить.
Перспективы будущего
Когда‑то наши предки боялись укусов ядовитых животных. Сегодня же яды становятся источником спасения. Возможно, вскоре врачи выпишут препарат, созданный на основе пептида из скорпиона или паука. А компьютерные программы будут непрерывно просеивать природные библиотеки, открывая всё новые средства от опасных инфекций. Человечество вступает в эру, где искусственный интеллект и природа работают вместе во благо здоровья.