Международная группа молекулярных биологов, использующая системы искусственного интеллекта (ИИ), обнаружила более 863 тысяч потенциальных антибиотиков среди разнообразных белковых молекул, вырабатываемых грибками и микробами. Об этом сообщила пресс-служба Технологического университета Квинсленда (QUT).
«Нам давно необходимы новые методы поиска и разработки антибиотиков, так как устойчивые к ним инфекции ежегодно уносят жизни порядка 1,27 миллиона человек. Мы надеемся, что использование машинного обучения для анализа глобального микробиома ускорит поиски этих молекул и улучшит общественное здравоохранение,» — заявил профессор QUT Луис Коэльо.
Для решения этой задачи исследователи разработали систему ИИ, способную анализировать свойства известных белковых молекул и определять структуру неизвестных пептидов, обнаруженных в различных метагеномах — совокупности фрагментов ДНК бактерий и грибков, присутствующих в почве, кишечнике, воде и других средах.
Используя нейросеть, ученые проанализировали 63 тысячи метагеномов и почти 88 тысяч геномов микроорганизмов, изучив структуру свыше 5,5 миллиона генов, кодирующих пептиды. Это позволило выявить более 863 тысяч пептидов с потенциальными противомикробными свойствами.
Эксперты отобрали 100 наиболее перспективных молекул, синтезировали их и проверили действие на культуры болезнетворных бактерий, включая стойкие к лекарствам штаммы синегнойной палочки, кишечной палочки и энтерококка. Опыты показали, что 79% молекул нарушали работу мембран бактерий, а 63% подавляли рост «супербактерий».
В дополнение, комбинация из этих пептидов успешно подавляла незаживающую кожную инфекцию у мышей, зараженных Acinetobacter baumannii. Это подтверждает, что в природе существует множество неоткрытых антибиотиков, изучение которых может помочь в борьбе с «супербактериями».
За последние двадцать лет биологи зафиксировали появление десятков штаммов микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков. «Супербактерии» возникают из-за массового нецелевого использования антибиотиков в медицине и животноводстве, а также попадания лекарств в природные экосистемы через городские и промышленные стоки.
Такие микробы, как туберкулезная палочка, золотистый стафилококк и пневмококк, вызывают вспышки «больничных» инфекций, которые становятся все сложнее лечить. Эти проблемы вынуждают ученых разрабатывать новые антибиотики и стратегии их применения, чтобы снизить шансы на появление новых «супербактерий».
