Учені створили новий метод протидії зміїним отрутам за допомогою ШІ

Штучний інтелект допоміг розробити нові білки, які можуть нейтралізувати смертельні токсини зміїної отрути, забезпечуючи потенційно ефективніше та економічно вигідніше лікування.

Революційне дослідження під керівництвом Нобелівського лауреата Девіда Бейкера та Тімоті Патріка Дженкінса представило інноваційні, комп'ютерно розроблені білки, які можуть нейтралізувати смертельні токсини зміїної отрути, пропонуючи потенціал для безпечнішого, ефективнішого та економічно вигіднішого лікування. Новий підхід урятує життя мільйонів людей, які постраждали від укусів отруйних змій.

Про це повідомляє "24 Канал" з посиланням на Nature.

Новаторське дослідження потенційно змінює правила гри, пропонуючи перспективну альтернативу традиційним протиотрутам. Всесвітня організація охорони здоров'я повідомляє, що від укусів отруйних змій щорічно страждають від 1,8 до 2,7 мільйона людей, що призводить до приблизно 100 000 смертей і залишає втричі більше людей інвалідністю. Більшість цих випадків трапляється в Африці, Азії та Латинській Америці, де обмежена інфраструктура охорони здоров'я загострює проблему.

Наразі єдині протиотрути, що використовуються для лікування укусів змій, виготовляються з плазми самих тварин і часто мають високу вартість, обмежену ефективність та несприятливі побічні ефекти.

Отрути також сильно відрізняються між собою залежно від виду змії. Це означає, що під кожен випадок потрібно підбирати індивідуальний метод лікування замість того, щоб мати універсальний спосіб.

Команда під керівництвом лауреата Нобелівської премії з хімії 2024 року Девіда Бейкера з Медичної школи Вашингтонського університету та Тімоті Патріка Дженкінса з Технічного університету Данії використала інструменти глибокого навчання для розробки нових білків, які зв'язуються з токсинами смертоносної кобри і нейтралізують їх.

Дослідження фокусується на важливому класі зміїних білків під назвою "трипалі токсини", які часто є причиною того, що антиотрути, створені на основі тварин, не спрацьовують. Хоча вони ще не захищають від повноцінної зміїної отрути, яка є складною сумішшю різних токсинів, унікальних для кожного виду змій, нові молекули, створені за допомогою штучного інтелекту, забезпечують захист від смертельних доз трипалого токсину у мишей на рівні не менше 80 %, а в деяких випадках і всі 100%. Результат залежить від точної дози, токсину та розробленого білка.

Ці токсини вміють уникати імунної системи, що робить лікування плазмою неефективним. Таким чином, це дослідження демонструє, що ручний дизайн білків за допомогою штучного інтелекту можна використовувати для нейтралізації шкідливих речовин, з якими раніше було складно боротися.

"Я вважаю, що дизайн білків допоможе зробити лікування укусів змій більш доступним для людей у країнах, що розвиваються. Створені нами антитоксини легко виявити за допомогою лише комп'ютерних методів. Вони також дешеві у виробництві та стійкі в лабораторних тестах", – каже Сусана Васкес Торрес, авторка дослідження з лабораторії Бейкера в Інституті дизайну білків при UW Medicine.

Вчені вважають, що створення білків, які прилипають до зміїних токсинів і виводять їх з ладу, може дати кілька переваг над традиційними методами лікування. Нові антитоксини можна виробляти за допомогою мікробів, обходячи традиційну імунізацію тварин і потенційно знижуючи виробничі витрати.

Є й інші плюси. Перевагою цих розроблених білків є те, що вони малі — настільки малі, що вчені очікують, що вони краще проникатимуть у тканини й потенційно нейтралізуватимуть токсини швидше, ніж сучасні антитіла. Крім того, використанні ШІ скорочує час на створення нових ліків.

Хоча ці результати є обнадійливими, команда підкреслює, що традиційні антиотрути залишатимуться наріжним каменем у лікуванні укусів змій в осяжному майбутньому. Нові комп'ютерно розроблені антитоксини можуть спочатку стати добавками або зміцнювачами, які підвищують ефективність існуючих методів лікування, доки не будуть схвалені самостійні методи лікування наступного покоління.

На думку вчених, підхід до розробки ліків, описаний у цьому дослідженні, також може бути корисним для багатьох інших захворювань, які сьогодні не піддаються лікуванню, в тому числі деяких вірусних інфекцій. Оскільки ручний дизайн білків зазвичай вимагає менше ресурсів, ніж традиційні лабораторні методи відкриття ліків, існує також потенціал для швидшого й легшого створення нових, але менш витратних ліків проти поширених захворювань за допомогою подібного підходу.