ИИ нашел почти миллион новых антибиотиков, поражающих устойчивые бактерии

Международная группа ученых с помощью ИИ-модели нашла почти миллион природных пептидов — химических соединений, которые поражают бактерии и грибки, устойчивые к традиционным антибиотикам.
ИИ нашел почти миллион новых антибиотиков, поражающих устойчивые бактерии
Устойчивые к антибиотикам «супербактерии» стали одной из главных проблем здравоохранения во всем мире. Ученые, создающие новые антибиотики, ведут борьбу с устойчивостью к противомикробным препаратам. Public Domain
Инфекции, устойчивые к противомикробным препаратам, ежегодно убивают миллионы людей. Это вызывает закономерную тревогу, поскольку человечество уже привыкло лечить антибиотиками многие болезни и найти им замену крайне непросто. Но ученые обратили внимание на то, как сами сами бактерии противостоят друг другу. И здесь их ждало настоящее открытие.

Устойчивость к противомикробным препаратам возникает, когда микробы, вызывающие инфекции — бактерии, вирусы или грибки — мутируют и находят способы защищаться от лекарств, используемых при лечения. Таких микробов становится все больше.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но есть хорошая новость. Она связана с проектом международной группы ученых по созданию принципиально новых противомикробных препаратов с помощью машинного обучения.

Как бактерии сражаются друг с другом

Окрашенная фотография устойчивого к антибиотикам Золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) под электронным микроскопом
Окрашенная фотография устойчивого к антибиотикам Золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) под электронным микроскопом
Википедия

В исследовании использовалась ИИ-модель для поиска потенциальных антибиотиков в огромной базе данных микробов, обитающих в самых разных средах — почве, океане, кишечнике человека и животных.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Бактерии постоянно сражаются друг с другом, используя особые боевые инструменты, так называемые пептиды, которыми бактерии "стреляют" друг в друга», — говорит Себастьян Хиллер, биолог из Базельского университета в Швейцарии, который не принимал участия в исследовании.

При удачном «выстреле» мембрана атакованной бактерии разрушается, и она погибает. Модель ИИ проанализировала миллиарды потенциальных белковых последовательностей и выбрала лучших кандидатов с предсказанным противомикробным действием.

Всего было выбрано 863 498 новых антимикробных пептидов, более 90% из которых ранее не были описаны.

Кластер бактерий кишечной палочки Escherichia coli
Кластер бактерий кишечной палочки Escherichia coli
Википедия
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чтобы выяснить, какие из этих пептидов могут быть полезны в качестве антибиотиков, исследователи синтезировали 100 пептидов и протестировали их против 11 болезнетворных бактериальных штаммов в лаборатории. Ученые обнаружили, что 79 пептидов успешно разрушают бактериальные мембраны, причем 63 пептида нацелены на устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как кишечная палочка (Escherichia coli) и золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus).

Затем исследователи протестировали новые соединения на мышах с инфицированными абсцессами кожи. В этом случае только 3 пептида показали антимикробное действие. Это значит, что в живом организме не все пептиды работают, как в лаборатории, но некоторые из них — работают.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Авторы опубликовали весь свой набор данных в открытом доступе, что позволяет другим ученым исследовать любые из найденных пептидов и разработать антибиотики с учетом конкретных целей.

Хиллар считает, что «исследование является доказательством того, что мы можем с оптимизмом относиться к устойчивости микробов к лекарствам», у нас есть, что им противопоставить.