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研究者たちは、より強力な抗生物質を見つけるための新しいAI主導の方法をテストしています。画像クレジット:Gennaro Leonardi / EyeEm/GettyImages。
  • 病原体は、現在の抗生物質に抵抗する上でますます良くなっています。
  • 多くのバクテリアがまだ発見されていない天然の強力な抗生物質を含んでいると信じる理由があります。
  • ある論文では、サイレント生合成遺伝子クラスターの生成物を予測できるバイオインフォマティックアルゴリズムを使用して発見された、そのような抗生物質の発見について説明しています。

博士フィラデルフィアのペンシルベニア大学のペレルマン医学部のCesardela Fuente-Nunezは、この問題をMedicalNewsTodayに説明しました。

「多くの抗生物質はもはや効きません。 The現在の予測つまり、2050年までに、世界中で毎年1,000万人が治療不可能な感染症で亡くなるということです。これは3秒ごとに1人の死に相当します」と彼は述べました。

「言い換えれば、薬剤耐性菌を治療するための新しいアプローチが本当に必要です」とデラフェンテヌネス博士は言いました。

ペンシルバニア州フィラデルフィアのロックフェラーインスティテュートの研究者は、そのようなアプローチの1つを紹介する新しい論文を発表しました。

薬剤耐性を克服できる細菌内に「隠れている」既存の天然抗生物質を発見するためのバイオインフォマティックアルゴリズムの使用について説明します。

この論文では、新しいプロセスを使用して発見された、新しい抗薬剤耐性抗生物質であるシラギシンを紹介しています。

シラギシンは、急性感染の脅威にさらされているマウスを保護し、いくつかの薬剤耐性病原体に対して幅広く強力な抗菌活性を示しました。

筆頭著者が博士である研究。Zongqiang Wangは、Scienceに登場します。

デラフエンテヌネス博士はこの研究に関与していませんでした。

隠された天然抗生物質の約束と挑戦

研究の対応する著者、博士。ショーンF。ブレイディはMNTに、「私たちの最も有用な治療法はどれもバクテリアに由来する」と語った。

「抗生物質やその他の自然療法を特定するための従来の方法は、細菌ゲノムに含まれる遺伝的指示を抗生物質に変換するために、生物学的プロセス、つまり発酵に依存しています」と博士は述べています。ブレイディ。

「残念ながら、実験室で育てられたバクテリアを誘導して、それらが作ることができるさまざまな抗生物質のすべてを生産させることはしばしば困難です」と彼は指摘しました。

博士ブレイディは次のように述べています。「歴史的に、細菌発酵ブロス抽出物の約10%が抗菌活性を示しました。非常によく研究されたバクテリアでさえ、多数のサイレント生合成遺伝子クラスター(BCG)を含むことができることは今や明らかです。」

知る方法はありません、と博士は認めました。ブレイディ、これらのBCGの製品が、簡単に表現および識別された製品と同じくらい有用であることが判明するかどうか。

それでも、Dr。de la Fuente-Nunezは、次のように述べています。紙。"

アルゴリズムによる発見

博士ブレイディは次のように説明しています。「したがって、自然の生物学的プロセスを使用して遺伝子命令を解読する代わりに、バイオインフォマティクスアルゴリズムを使用して細菌によって生成される化学構造を予測し、化学合成を使用してこれらの潜在的な抗生物質を構築する「生物学のない」発見アプローチを開発しました。 。」

これらの抗生物質が由来する分子は、「合成バイオインフォマティクス天然物(syn-BNP)」と呼ばれます。

「私たちは表面を引っ掻いているだけですが、多くの細菌には、新薬をコードする可能性のある刺激的な生合成遺伝子クラスターがあります」と、Dr。delaFuente-Nunezは信じています。 「既成概念にとらわれないアプローチが緊急に必要とされており、この研究とこの研究分野は、抗生物質の発見の問題について異なる考え方をする方法の良い例です。」

アルゴリズムが見つけたもの

博士からの研究者。Bradyの研究室では、約10,000のBCGのデータベースで、非リボソームペプチドシンテターゼにコードされたリポペプチド抗生物質をコードしている可能性のある遺伝子を検索しました。これらのリポペプチドには、さまざまな作用機序を通じて細菌の増殖を阻害してきた歴史があります。

多くのBCGはこれまで調査されていません。研究者が「cil」クラスターと名付けた1つは、抗生物質に関連する他の遺伝子と共有する共通の祖先のために注目を集めました。

研究者らは、BCGが活性抗生物質であるシラギシンを含むいくつかの化合物を生成すると予測するアルゴリズムにそれを供給しました。

シラギシンは、シラギシンに抵抗するために特別に増殖したものを含む、いくつかの既知の薬剤耐性菌に対してピットインされ、強力であることが証明されました。

彼らは、シラギシンも人間の細胞に害を及ぼさないことを発見し、一度変換されて生物学的に利用可能剤形、マウスの感染症と戦った。

シラギシンは、細菌が細胞壁の維持を依存している2つの分子があるため、薬剤耐性菌を打ち負かすのに非常に効果的であると研究者らは述べています。

これらの分子はC55-PおよびC55-PPとして知られており、ほとんどの抗生物質はどちらか一方と結合するため、耐性が発生しやすくなります。薬剤耐性菌は、残りの1つの分子でうまくいくことができます。シラギシンは両方と結合するので、バクテリアは回避策がなく、打ち負かされます。

一歩前進

研究者たちは、論文で提唱されたプロセスが、薬剤耐性の危機から抜け出すための1つの方法を提供できることを望んでいます。博士ブレイディは言った:

「現在の抗生物質の残りの有用な時間は、それをどれだけ注意深く使用するかに完全に依存します。優れた管理により、現在の抗生物質が、科学者が今日取り組んでいる次世代の抗生物質の開発を可能にするのに十分長く続くことを非常に期待しています。」

この論文のアプローチは、デラフェンテヌニェス博士によって歓迎されています。彼は次のように述べています。「新しい抗生物質の設計と発見に役立つAIとコンピューターの可能性を信じています。これを実現するには、機械知能と人間知能を統合する必要があると思います。」

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