Российские ученые с помощью ИИ разработали альтернативу антибиотикам
Российские ученые с помощью искусственного интеллекта (ИИ) получили вещества с сильной антибактериальной активностью, сообщает пресс-служба РНФ.
По словам автора исследования, сотрудника Ставропольского государственного медицинского университета Альберта Болатчиева, основой для препарата стали антимикробные пептиды. Ученые применили нейросети и ИИ, чтобы на основе природных антимикробных пептидов разработать синтетический.
«Против антимикробных пептидов у микроорганизмов нет защиты, а значит, они являются перспективной основой для препаратов нового поколения. Вместе с тем синтезировать их дорого, а еще они быстро разрушаются ферментами организма. Мы решили попробовать создать совершенно новые пептиды, подобные природным, но более устойчивые и, возможно, более эффективные», — рассказал Болатчиев.
Молекулы пептидов представляют собой аминокислотную цепочку. Авторы «прочитали» более 3000 таких цепочек, а затем выявили в них закономерности. На основе этого нейросеть сгенерировала 200 новых уникальных пептидов, однако синтезировать все их для эксперимента оказалось слишком сложно и дорого, поэтому авторы продолжили компьютерные расчеты.
На следующем этапе ученые изучили найденные последовательности при помощи программ для биоинформатического скрининга. Отбор прошли только пять антимикробных пептидов, и именно их проверили на культурах супербактерий — антибиотикоустойчивых штаммов клебсиеллы и синегнойной палочки, вызывающих разнообразные инфекции, в том числе и внутрибольничные.
Результаты исследований «в пробирке» показали, что только два соединения из пяти вызывали полную гибель микроорганизмов. Их и еще один из «нерабочих» пептидов проверили на мышах, зараженных летальной дозой клебсиеллы. Также была контрольная группа без лечения — в ней все животные погибли на третий день. Синтезированные же молекулы показали неожиданные результаты.
Лишь один из пептидов, показавших активность в культуре, сработал на мышах, повысив их выживаемость до 50%, а вот совершенно «нерабочий» пептид — и вовсе до 70%. В основе такого феномена лежат пока неизвестные взаимодействия с другими молекулами в организме, которые только предстоит определить.
«Лично для меня самое удивительное в наших результатах то, что наука достигла такого уровня прогресса: искусственный интеллект может создавать новые фармакологически активные соединения! В нашем случае нейросеть сгенерировала уникальные вещества с выраженной антибактериальной активностью. Мы считаем, что данный метод можно применить и для разработки других соединений пептидной природы», — заявил Болатчиев.