Автор: 
Учёные из Ставропольского государственного медицинского университета разработали несколько новых антимикробных пептидов с помощью машинного обучения. Новые соединения показали свою эффективность против некоторых устойчивых к антибиотикам бактерий. Исследование опубликовано в журнале Antibiotics.
Проблема устойчивости бактерий к антибиотикам хорошо известна. Ситуация усугубилась с началом коронавирусной пандемии. Врачи назначали более 70% пациентов антибиотики в качестве перестраховки, хотя лишь в 7% случаев у больных коронавирусом возникает сопутствующая бактериальная инфекция. Медики объясняют такие меры тем, что многие больные находятся в тяжёлом состоянии, поэтому нет времени проводить микробиологические исследования. Однако такое обширное применение антибиотиков в медицине ускоряет появление резистентности у бактерий. Именно поэтому учёные стремятся разрабатывать новые антибактериальные соединения, причем такие, чтобы микроорганизмы выработали к ним устойчивость не быстрее чем за 20–30 лет.
Российские учёные поставили задачу — разработать новые антибактериальные пептиды. Такие соединения являются частью врождённого иммунитета. Пептиды разрушают клеточную стенку бактерий, а не влияют на какую-то определённую мишень, поэтому микроорганизмам труднее выработать к этим соединениям устойчивость. Исследователи использовали нейросети и искусственный интеллект для создания синтетических антибактериальных пептидов. Алгоритмы прочитали 3 тысячи аминокислотных последовательностей известных молекул этого класса, выявили в них закономерности и сгенерировали 200 новых пептидов. Синтезировать их все нецелесообразно и дорого, поэтому учёные сузили круг поиска. Они использовали специальные биоинформатические программы, способные предсказать активность пептидов против разных бактерий на основе физико-химических и прочих данных. В результате отбора осталось лишь пять потенциальных противомикробных пептидов.
Учёные проверили эти пять пептидов in vitro на культурах клебсиеллы (Klebsiella pneumoniae) и синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) — бактерий, которые устойчивы к антибиотикам и часто являются причиной внутрибольничных инфекций. Только два новых соединения смогли спровоцировать полную гибель бактерий. Эти молекулы и один из «нерабочих» пептидов далее проверили на мышах, которых заразили летальной дозой клебсиеллы. Результаты оказались непредсказуемыми. Только один из пептидов, который показал эффективность в испытаниях «в пробирке», продемонстрировал положительный результат и в испытании на мышах. Выживаемость животных благодаря нему повысилась до 50% по сравнению с группой мышей, которая не получала лечения. «Нерабочий» пептид оказался более активным и повысил выживаемость животных до 70%. Исследователи предположили, что причиной таких странных результатов являются пока ещё неизвестные пути взаимодействия антибактериальных пептидов с молекулами в организме.
«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», – рассказал руководитель проекта Альберт Болатчиев.
