Международный коллектив молекулярных биологов использовал систему ИИ для обнаружения свыше 863 тыс. потенциальных антибиотиков среди пока неизученного многообразия белковых молекул, которые присутствуют в природе и вырабатываются грибками и микробами. Об этом сообщила пресс-служба Технологического университета Квинсленда (QUT).

«Нам давно необходимы новые методы поиска и разработки антибиотиков, так как стойкие к ним инфекции ежегодно уносят жизни порядка 1,27 млн человек. Мы надеемся, что использование систем машинного обучения для анализа глобального микробиома позволит нам резко ускорить поиски этих молекул и улучшить общественное здравоохранение», – заявил профессор QUT Луис Коэльо, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Для решения этой задачи разработали систему искусственного интеллекта, способную анализировать свойства уже известных коротких белковых молекул, а также определять структуру пока неизвестных пептидов, инструкции по производству которых присутствуют в различных метагеномах. Так ученые называют всю совокупность обрывков ДНК бактерий и грибков, присутствующих в почве, в кишечнике людей и животных, в воде и в других средах.

Используя эту нейросеть, исследователи проанализировали набор из 63 тыс. метагеномов, а также почти 88 тыс. геномов индивидуальных микроорганизмов. В общей сложности исследователи изучили структуру свыше 5,5 млн генов, кодирующих пептиды, а также большого числа уже известных белковых молекул. Это позволило выявить более 863 тыс. пептидов, которые предположительно обладают противомикробными свойствами.

Эксперты отобрали 100 наиболее интересных молекул из этого перечня, которые не были похожи на уже существующие антибиотики, синтезировали их и проследили за их действием на культуры некоторых болезнетворных бактерий, в том числе на синегнойную и кишечную палочку и энтерококк, некоторые штаммы которых были стойкими к действию лекарств. Эти опыты показали, что 79% изученных молекул нарушали работу мембран бактерий, и при этом 63% из них подавляли рост «супербактерий».

В дополнение к этому исследователи успешно применили комбинацию из этих пептидов для подавления незаживающей кожной инфекции у мышей, зараженных «иракской палочкой» Acinetobacter baumannii. По мнению исследователей, это свидетельствует в пользу того, что в природе присутствует большое число пока не открытых антибиотиков, последующее изучение которых позволит решить проблему сверхбыстрого распространения «супербактерий».

О растущей стойкости бактерий к антибиотикам

За последние два десятилетия биологи зафиксировали появление нескольких десятков штаммов микробов, стойких к действию одного или сразу нескольких антибиотиков. Эти «супербактерии» возникают как в результате массового нецелевого использования антибиотиков в медицине и животноводстве, так и в результате попадания лекарств вместе с городскими и промышленными стоками в природные экосистемы.

Многие из них, в том числе туберкулезная палочка, золотистый стафилококк и пневмококк, сегодня вызывают вспышки «больничных» инфекций, с которыми становится все сложнее бороться. Подобные проблемы вынуждают ученых ускоренно создавать новые антибиотики и вырабатывать новые стратегии их применения, снижающие шансы на появление новых «супербактерий».