Белки, разработанные ИИ, нейтрализуют змеиные токсины

Фото из открытых источников

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature прошлогодним лауреатом Нобелевской премии по химии, раскрывает возможность в лечении змеиных укусов. Исследователи создали новые белки, которые нейтрализуют смертельные токсины, обнаруженные в змеином яде, потенциально предлагая более безопасную и эффективную альтернативу традиционным противоядиям.

По данным ВОЗ, от укусов ядовитых змей ежегодно страдают от 1,8 до 2,7 миллиона человек, что приводит примерно к 100 000 ежегодных смертей и в три раза большему количеству постоянных увечий, включая потерю конечностей. Большинство травм происходит в Африке, Азии и Латинской Америке, где слабые системы здравоохранения усугубляют проблему.

В настоящее время единственные противоядия, используемые для лечения жертв змеиных укусов, получены 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 мира. Однако в последние годы ученые получили более глубокое понимание змеиных токсинов и разработали новые способы борьбы с их последствиями.

Одна из таких разработок была опубликована в журнале Nature.

Команда во главе с лауреатом Нобелевской премии по химии 2024 года Дэвидом Бейкером из Медицинской школы Вашингтонского университета и Тимоти Патриком Дженкинсом из DTU Bioengineering использовала инструменты глубокого обучения для разработки новых белков, которые связываются с токсинами смертоносных кобр и нейтрализуют их.

Исследование сосредоточено на важном классе змеиных белков, называемых трехпальцевыми токсинами, которые часто являются причиной того, что противоядия на основе иммунизированных животных терпят неудачу.

Хотя молекулы, созданные искусственным интеллектом, еще не полностью защищают от змеиного яда, который представляет собой сложную смесь различных токсинов, уникальных для каждого вида змей, они обеспечивают полную защиту от смертельных доз токсинов у мышей: 80-100% выживаемости, в зависимости от точной дозы, токсина и разработанного белка.

Эти токсины имеют тенденцию уклоняться от иммунной системы, что делает лечение плазмой неэффективным. Таким образом, это исследование демонстрирует, что дизайн белков с ускорением ИИ может быть использован для нейтрализации вредных белков, с которыми в противном случае оказалось трудно бороться.

«Я считаю, что дизайн белка поможет сделать лечение укусов змей более доступным для людей в развивающихся странах», — сказала Сусана Васкес Торрес, ведущий автор исследования и научный сотрудник лаборатории Бейкера в Институте дизайна белка в Университете Вашингтона.

«Антитоксины, которые мы создали, легко обнаружить, используя только вычислительные методы. Они также недороги в производстве и надежны в лабораторных испытаниях», — сказал Бейкер.

Ученые пришли к выводу, что создание белков, которые прилипают к змеиным токсинам и отключают их, может создать несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами лечения. Новые антитоксины могут быть изготовлены с использованием микробов, что позволяет обойти традиционную иммунизацию животных и потенциально сократить производственные затраты.

Новые антитоксины, разработанные ИИ, могут первоначально стать добавками или укрепляющими агентами, повышающими эффективность существующих методов лечения, до тех пор, пока не будут одобрены автономные методы лечения следующего поколения.