Ученые создали новый метод противодействия змеиным ядам с помощью ИИ

Искусственный интеллект помог разработать новые белки, которые могут нейтрализовать смертельные токсины змеиного яда, обеспечивая потенциально более эффективное и экономически выгодное лечение.

Революционное исследование под руководством Нобелевского лауреата Дэвида Бейкера и Тимоти Патрика Дженкинса представило инновационные, компьютерно разработанные белки, которые могут нейтрализовать смертельные токсины змеиного яда, предлагая потенциал для более безопасного, эффективного и экономически выгодного лечения. Новый подход спасет жизнь миллионов людей, пострадавших от укусов ядовитых змей.

Об этом сообщает "24 Канал" со ссылкой на Nature.

Новаторское исследование потенциально изменяет правила игры, предлагая перспективную альтернативу традиционным противоядиям. Всемирная организация здравоохранения сообщает, что от укусов ядовитых змей ежегодно страдают от 1,8 до 2,7 миллионов человек, что приводит к примерно 100 000 смертям и оставляет втрое больше людей инвалидностью. Большинство этих случаев происходит в Африке, Азии и Латинской Америке, где ограниченная инфраструктура здравоохранения обостряет проблему.

В настоящее время единственные противоядия, используемые для лечения укусов змей, изготавливаются из плазмы животных и часто имеют высокую стоимость, ограниченную эффективность и неблагоприятные побочные эффекты.

Яды также сильно отличаются между собой в зависимости от вида змеи. Это означает, что под каждый случай следует подбирать индивидуальный метод лечения вместо того, чтобы иметь универсальный способ.

Команда под руководством лауреата Нобелевской премии по химии 2024 года Дэвида Бейкера из Медицинской школы Вашингтонского университета и Тимоти Патрика Дженкинса из Технического университета Дании использовала инструменты глубокого обучения для разработки новых белков, связывающихся с токсинами смертоносной кобры.

Исследование фокусируется на важном классе змеиных белков под названием "трехпалые токсины", которые часто являются причиной того, что антияды, созданные на основе животных, не срабатывают. Хотя они еще не защищают от полноценного змеиного яда, который является сложной смесью различных токсинов, уникальных для каждого вида змей, новые молекулы, созданные с помощью искусственного интеллекта, обеспечивают защиту от смертельных доз трехпалого токсина у мышей на уровне не менее 80%, а в некоторых случаях и все 100%. Результат зависит от точной дозы, токсина и белка.

Эти токсины могут избегать иммунной системы, что делает лечение плазмой неэффективным. Таким образом, это исследование демонстрирует, что ручной дизайн белков с помощью искусственного интеллекта можно использовать для нейтрализации вредных веществ, с которыми раньше было сложно бороться.

"Я считаю, что дизайн белков поможет сделать лечение укусов змей более доступным для людей в развивающихся странах. Созданные нами антитоксины легко обнаружить с помощью только компьютерных методов. Они также дешевы в производстве и устойчивы в лабораторных тестах", – говорит Сусана. Васкес Торрес, автор исследования из лаборатории Бейкера в Институте дизайна белков при UW Medicine.

Ученые считают, что создание белков, которые прилипают к змеиным токсинам и выводят их из строя, может дать несколько преимуществ традиционным методам лечения. Новые антитоксины можно производить с помощью микробов, обходя традиционную иммунизацию животных и потенциально снижая производственные затраты.

Есть и другие достоинства. Преимуществом этих разработанных белков является то, что они малы — настолько малы, что ученые ожидают, что они будут лучше проникать в ткани и потенциально нейтрализовать токсины быстрее, чем современные антитела. Кроме того, использование ИИ сокращает время на создание нового лекарства.

Хотя эти результаты обнадеживающие, команда подчеркивает, что традиционные антияды будут оставаться краеугольным камнем в лечении укусов змей в обозримом будущем. Новые компьютерно разработанные антитоксины могут сначала стать добавками или укрепителями, повышающими эффективность существующих методов лечения, пока не будут одобрены самостоятельные методы лечения следующего поколения.

По мнению ученых, подход к разработке лекарства, описанный в данном исследовании, также может быть полезен для многих других заболеваний, которые сегодня не поддаются лечению, в том числе некоторых вирусных инфекций. Поскольку ручной дизайн белков обычно требует меньше ресурсов, чем традиционные лабораторные методы открытия лекарства, существует также потенциал для более быстрого и более легкого создания новых, но менее затратных лекарств против распространенных заболеваний с помощью подобного подхода.