В епоху, коли стійкість до антибіотиків стає глобальною загрозою для громадського здоров’я, вчені зробили прорив, який може змінити нашу боротьбу з супербактеріями. Використовуючи можливості штучного інтелекту, дослідники з Університету Пенсільванії виявили в отрутах тварин – древніх і складних хімічних сполуках, створених природою – неймовірну кількість потенційних антибіотиків. Цей прорив відкриває нову еру у відкритті ліків, пропонуючи нам можливість використовувати невикористаний резервуар біологічно активних молекул, прихованих у отрутах.
Криза стійкості до антибіотиків та необхідність інновацій
Проблема стійкості до антибіотиків-це зростаюча загроза, яка вимагає невідкладних і радикальних рішень. Грампозитивні та грамнегативні бактерії все частіше виявляють стійкість до існуючих антибіотиків, що робить лікування інфекцій все більш складним та небезпечним. Традиційні методи відкриття ліків виявилися недостатніми для вирішення цієї проблеми, що підкреслює необхідність інноваційних підходів до пошуку нових антибіотиків.
Отрути: забуте джерело лікарських засобів
Отрути тварин, протягом мільйонів років відточуються еволюцією для захисту від хижаків і виживання, являють собою багатющий джерело біологічно активних сполук. Ці сполуки не тільки мають потужні токсичні властивості, але й часто демонструють широкий спектр фармакологічних ефектів. Однак, до недавнього часу, цей потенціал залишався практично невикористаним, оскільки вивчення отрут представляло собою складну і трудомістку задачу.
APEX: штучний інтелект на службі науки
Вчені вирішили використовувати передові методи штучного інтелекту, щоб подолати ці труднощі. Вони розробили та застосували систему глибокого навчання під назвою APEX – Acellular Peptide Explorer – для аналізу величезних баз даних про отрути. APEX здатний швидко і ефективно виявляти пептиди-кандидати, що володіють потенційною антимікробною активністю, шляхом прогнозування їх структури і функціональності.
Розкриття 386 потенційних антибіотиків
В результаті цього новаторського дослідження, APEX виявив цілих 386 пептидів-кандидатів, які структурно і функціонально відрізняються від відомих антимікробних пептидів. Це означає, що ці пептиди можуть представляти собою абсолютно новий клас антибіотиків, здатних подолати стійкість до існуючих препаратів.
“Отрути-це справжні шедеври еволюції, що зберігають в собі неймовірний потенціал. Раніше його ігнорували, але тепер, завдяки AI, ми можемо заглянути всередину і знайти відповіді на найскладніші питання,” – коментує доктор Сезар де ла Фуенте, провідний дослідник проекту.
Лабораторне підтвердження: вражаючі результати
Щоб перевірити гіпотезу про антимікробну активність пептидів, відібраних APEX, вчені синтезували 58 з них і піддали лабораторним випробуванням. Результати перевершили всі очікування: 53 з 58 пептидів продемонстрували потужну активність проти лікарсько-стійких бактерій, включаючи стафілокока золотистого і кишкову паличку. При цьому дози, необхідні для знищення бактерій, були безпечні для еритроцитів людини.
“Поєднання обчислювального скринінгу з традиційними лабораторними експериментами дозволило нам провести одне з найбільш всебічних досліджень антибіотиків, отриманих з отрут,” – підкреслює доктор Марсело Торрес, співавтор дослідження. “Ми виявили понад 2000 абсолютно нових антибактеріальних мотивів, що відкриває небачені раніше перспективи.”
Перспективи та подальші дослідження
Вчені зараз фокусуються на відборі найбільш перспективних пептидів-кандидатів і вдосконаленні їх властивостей за допомогою методів медичної хімії. Їх мета-розробити нові антибіотики, здатні ефективно боротися з найнебезпечнішими інфекціями, викликаними стійкими бактеріями. Цей прорив відкриває нову еру у відкритті ліків, пропонуючи надію на перемогу в боротьбі з глобальною кризою стійкості до антибіотиків.
“Завдяки APEX, ми можемо просканувати величезний хімічний простір всього за кілька годин, виявляючи пептиди з винятковим потенціалом для боротьби з самими стійкими патогенами в світі,” – додає доктор Чангге Гуан. “Ми впевнені, що наші дослідження призведуть до створення нового покоління антибіотиків, здатних врятувати мільйони життів.”
Результати дослідження опубліковані в престижному журналі Nature Communications.
C. Guan et al., 2025. Computer screening of global venoms for antimicrobial drug discovery using artificial intelligence Venomics. Nat Commun 16, 6446; doi: 10.1038/s41467-025-60051-6
