ИИ испанского ученого раскрывает 12 000 новых антибиотико -потенциалов в арках, тысячелетних микробах

Теперь междисциплинарная команда Университета Пенсильвании, возглавляемая галицианским исследователем Сезаром де ла Фуэнте, который «искал» одну из самых экстремальных жизней среди новых антибиотиков, сфокусировала силу своих инструментов, основанных на искусственном интеллекте, чтобы прослеживаться среди арок. В частности, они сначала проанализировали протеомы – набор белков – сотен видов такого типа жизни с целью обнаружения молекул с способностью останавливаться или устранять опасные бактерии для здоровья человека. Результаты только что были опубликованы в журнале ‘Природная микробиология‘

Более 12 000 кандидатов на антибиотику

К своему алгоритму улучшенную версию своей Apex Platform, которая уже обнаружила новые антибиотикологические потенциалы в Мамонт ДНКидентифицировали более 12 000 кандидатов на антибиотики. Соединения, крещенные как «архаиины» (архаиины), показывают химические характеристики, отличные от других известных антимикробных пептидов, таких как распределение их электрического заряда, что предполагает, что они могут действовать неопубликованными способами против патогенов.

Чтобы оценить его потенциал, команда синтезировала 80 арков и подвергла их испытаниям против множественных лекарств, устойчивых. 93% показали антимикробную активность в лаборатории. Среди всех (Archaeasin-73) выделялся из-за своей силы: в моделях животных ему удалось остановить инфекцию с той же эффективностью, что и полимиксин B, последняя линия антибиотика, который предназначен для крайних случаев, когда другие методы лечения провалились.

Океан возможностей

«Арчаи эволюционировали очень своеобразные биохимические механизмы, чтобы выжить в враждебных условиях. Эта уникальность делает их многообещающим источником новых лекарств », – объясняет Марсело Торрес, один из авторов исследования с De La Fuente.« То, что мы сделали с ИИ, – это погрузиться в этот океан возможностей и извлечь наиболее перспективных кандидатов, уменьшив миллионы вариантов до нескольких дюймов, которые мы можем быстро попробовать в лаборатории ».

Стратегия является не только инновационной для использования мало исследованных организмов, но и для скорости процесса. Традиционно поиск новых антибиотиков подразумевает годы исследований и мужского ручного скрининга. С подходом De la Fuente и его команды цикл обнаружения резко сокращен: то, что теперь может занять десятилетия, теперь достигается в часы вычисления и несколько недель экспериментальной проверки.

«Это исследование демонстрирует, как искусственный интеллект может выявить скрытые антибиотики в неожиданных местах», – говорит Де Ла Фуэнте. «Сочетание алгоритмов с быстрыми испытаниями позволяет нам ускорить обнаружение на цифровой скорости».

За пределами сопротивления

Угроза множества бактерий, устойчивых к лекарствам, растет каждый год. По данным Всемирной организации здравоохранения, они уже несут ответственность за более одного миллиона смертей в год и могут вызвать гораздо больше, если новые методы лечения не будут разработаны. Большинство современных антибиотиков происходят из соединений, обнаруженных в бактериях и грибах десятилетия назад. С тех пор ритм инноваций был медленным, и патогены успели адаптироваться.

Арчаи предлагают другой горизонт. Не было обычным источником антибиотиков, их соединения не оказывали селективного давления на патогенные бактерии, что увеличивает вероятность того, что они не имеют ранее существовавшей защиты от них. Кроме того, тот факт, что некоторые арки живут в окружении других микробов в экстремальных средах, предполагает, что они разработали мощное и оригинальное химическое оружие, чтобы защитить себя.

Из больничной лаборатории

Однако, хотя результаты являются многообещающими, еще предстоит еще много времени, прежде чем архизин достигнет больниц и аптек. Команда планирует дополнительно улучшить свою модель Apex для прогнозирования антимикробной активности не только из аминокислотной последовательности, но и трехмерной структуры соединений. Этот шаг может уточнить прогнозы и уменьшить количество кандидатов, которые терпят неудачу в продвинутых этапах.

Аналогичным образом, необходимо будет изучить безопасность, стабильность и механизм архизинов в живых организмах, а также ее эффективность против более широкого спектра патогенов. «Это только начало», – говорит источник. Арчаи – одна из старейших линий на планете и все еще есть чему научить нас о том, как преодолеть сегодняшние патогены.

Если арки выполняют обещание, которое предполагают первоначальные данные, это открытие может ознаменовать начало новой эры в борьбе с устойчивыми инфекциями. Эпоха, в которой добыча биологических данных в практически неисследованных доменах жизни становится стратегией, как обычной, в свое время искать антибиотики в почве или грибах.