ИИ помог создать препараты против антибиотикорезистентных бактерий

Антон Тальский – 29 марта 2022

Учёные Ставропольского государственного медицинского университета использовали машинное обучение для того, чтобы создать пептидные соединения, обладающие выраженной антибактериальной активностью. На основе этих соединений можно будет создавать препараты, способные справляться с тяжёлыми недугами, вызванными устойчивыми к антибиотикам бактериями. Исследование осуществлялось при поддержке РНФ.

С эволюционной точки зрения именно пептиды являются базой для древнейших механизмов врождённого иммунитета. В отличие от антибиотиков, они взаимодействуют не с белковой мишенью, а напрямую разрушают клеточную стенку. В сочетании с антибиотиками такие системы имеют особенно высокую эффективность.

«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», — рассказывает Альберт Болатчиев, автор работы, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат медицинских наук, сотрудник Ставропольского государственного медицинского университета.

С помощью нейросетей и ИИ учёные разработали синтетические противомикробные соединения. В ходе исследования было проанализировано более 3 тысяч аминокислотных цепочек, после чего нейросеть сгенерировала 200 новых уникальных пептидов. Из них авторы с помощью компьютерных вычислений отобрали самые эффективные.

В итоге было выделено пять пептидов. Их проверили на культурах супербактерий. Было установлено, что два пептида вызывают полную гибель микроорганизмов. Далее соединения были испытаны на мышах, заражённых резистентными супербактериями. Эффективным оказался один из пептидов. Выживаемость мышей после лечения им составила 50%.

«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, а потому поставили перед собой амбициозную задачу — коммерциализировать технологию. Мы будем подаваться в государственные фонды, например в «Сколково», с целью привлечения инвестиций для запуска стартапа. Уверен, что как раз сейчас самое подходящее время для этого», — отмечает Альберт Болатчиев.

Фото: Альберт Болатчиев