Искусственный интеллект предложил революционное противоядие от укусов всех змей

Новаторское исследование представило инновационные, разработанные с помощью вычислений белки, которые могут нейтрализовать смертельные токсины змеиного яда. Это может открыть потенциал для создания безопасного, эффективного и экономически выгодного лечения.

Результаты прорывного исследования были опубликованы в журнале Nature 15 января 2025 года Дэвидом Бейкером, лауреатом Нобелевской премии по химии 2024 года. Ученый представил потенциальное революционное решение в лечении укусов змей, основанное на инновационных белках, способных нейтрализовать смертельные токсины змеиного яда.

Всемирная организация здравоохранения сообщает, что укусы ядовитых змей ежегодно поражают от 1,8 до 2,7 миллиона человек, что приводит примерно к 100 000 смертям в год и огромному числу новых людей с постоянной инвалидностью, например, ампутацией. Большинство этих случаев происходит в Африке, Азии и Южной Америке, где ограниченная инфраструктура здравоохранения усугубляет проблему.

В настоящее время единственные противоядия, используемые для лечения жертв укусов змей, производятся из плазмы животных и часто имеют высокую стоимость, ограниченную эффективность и неблагоприятные побочные эффекты. Яды также сильно различаются у разных видов змей, что требует индивидуального лечения в разных частях света. Однако в последние годы ученые глубже изучили змеиные токсины и разработали новые способы борьбы с их эффектами.

Группа ученых под руководством Дэвида Бейкера из Медицинской школы Вашингтонского университета и Тимоти Патрика Дженкинса из Технического университета Дании использовала инструменты глубокого обучения для разработки новых белков, которые связываются с токсинами смертоносных кобр и нейтрализуют их. Их исследование сосредоточено на важном классе белков, называемых трехпалыми токсинами, которые часто являются причиной неэффективности противоядий, полученных от иммунизированных животных.

Хотя молекулы, созданные с помощью искусственного интеллекта, пока не защищают от полноценного змеиного яда, представляющего собой сложную смесь различных токсинов, уникальных для каждого вида змей, они обеспечивают полную защиту от смертельных доз трехпалых токсинов у мышей. Выживаемость составляет 80-100 процентов в зависимости от точной дозы, конкретного токсина и разработанного белка.

Эти токсины имеют тенденцию обходить иммунную систему, делая лечение на основе плазмы неэффективным. Поэтому исследование демонстрирует, что ускоренный ИИ-дизайн белка может быть использован для нейтрализации вредных белков, с которыми в противном случае было бы трудно бороться.

«Я считаю, что разработка белков поможет сделать лечение укусов змей более доступным для людей в развивающихся странах», — говорит Сусана Васкес Торрес, ведущая авторка исследования и научная сотрудница лаборатории Бейкера в Институте разработки белков при Медицинском университете Вашингтона.

«Созданные нами антитоксины легко обнаружить, используя только вычислительные методы. Они также дешевы в производстве и надежны в лабораторных испытаниях», — отмечает сам Бейкер.

Ученые рассудили, что создание белков, которые прилипают к змеиным токсинам и нейтрализуют их, может создать несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами лечения. Новые антитоксины можно производить с использованием микробов, обходя традиционную иммунизацию животных и потенциально сокращая производственные затраты.

Но есть и другие преимущества, объясняет Тимоти Патрик Дженкинс, доцент кафедры биоинженерии DTU:

«Самым замечательным результатом является впечатляющая защита от нейротоксинов, которую они обеспечили мышам. Однако одним из дополнительных преимуществ этих разработанных белков является то, что они малы, настолько малы, что мы ожидаем, что они будут лучше проникать в ткани и потенциально нейтрализовать токсины быстрее, чем существующие антитела. А поскольку белки были созданы полностью на компьютере с использованием программного обеспечения на базе искусственного интеллекта, мы значительно сократили время, затрачиваемое на фазу открытия».

Хотя эти результаты обнадеживают, команда подчеркивает, что традиционные противоядия останутся краеугольным камнем в лечении укусов змей в обозримом будущем. Новые компьютерно-спроектированные антитоксины могут изначально стать добавками или укрепляющими средствами, которые улучшат эффективность существующих методов лечения, пока не будут одобрены отдельные терапии следующего поколения.

По словам ученых, подход к разработке лекарств, описанный в этом исследовании, может быть также полезен для многих других заболеваний, которые сегодня не поддаются лечению, включая некоторые вирусные инфекции. Поскольку разработка белков обычно требует меньше ресурсов, чем традиционные методы разработки лекарств в лабораторных условиях, существует также потенциал для создания новых, но менее дорогостоящих лекарств против более распространенных заболеваний с использованием аналогичного подхода.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.