Sitemap
Поделиться на Pinterest
Исследователи тестируют новые способы поиска более сильнодействующих антибиотиков с помощью искусственного интеллекта.Изображение предоставлено: Дженнаро Леонарди/EyeEm/Getty Images.
  • Патогены все лучше и лучше противостоят современным антибиотикам, и назревает медицинский кризис.
  • Есть основания полагать, что многие бактерии содержат естественные мощные антибиотики, которые еще предстоит найти.
  • В документе описывается открытие одного из таких антибиотиков, обнаруженного с помощью биоинформатических алгоритмов, которые могут предсказывать продукты молчащих кластеров биосинтетических генов.

Др.Сезар де ла Фуэнте-Нуньес из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета в Филадельфии рассказал о проблеме в интервью Medical News Today.

«Многие антибиотики больше не работают.текущий прогноззаключается в том, что к 2050 году в мире ежегодно будет умирать 10 миллионов человек от неизлечимых инфекций.Это соответствует одной смерти каждые три секунды», — отметил он.

«Другими словами, — сказал доктор де ла Фуэнте-Нуньес, — нам действительно нужны новые подходы к лечению устойчивых к лекарствам бактерий».

Исследователи из Института Рокфеллера в Филадельфии, штат Пенсильвания, только что опубликовали новую статью, в которой представлен один из таких подходов.

В нем описывается использование биоинформатических алгоритмов для обнаружения существующих природных антибиотиков, «спрятанных» внутри бактерий, которые могут преодолевать лекарственную устойчивость.

В документе представлен цилагицин, новый антибиотик с лекарственной устойчивостью, обнаруженный с использованием нового процесса.

Цилагицин защищал мышей, которым угрожала острая инфекция, и проявлял широкую, мощную антимикробную активность против нескольких устойчивых к лекарственным средствам патогенов.

В исследовании, ведущим автором которого является д.Цзунцян Ван появляется в журнале Science.

Доктор де ла Фуэнте-Нуньес не участвовал в этом исследовании.

Обещание и вызов скрытых природных антибиотиков

Корреспондент, автор исследования, Dr.Шон Ф.Брейди сказал MNT, что «любое из наших самых полезных лекарств получено из бактерий».

«Традиционные методы идентификации антибиотиков и других природных терапевтических средств основаны на биологических процессах, то есть ферментации, для преобразования генетических инструкций, содержащихся в бактериальных геномах, в антибиотики», — сказал доктор.Брэди.

«К сожалению, часто бывает трудно заставить выращенные в лаборатории бактерии производить все те антибиотики, которые они способны производить», — отметил он.

Др.Брейди отметил: «Исторически сложилось так, что около 10% экстрактов бактериального ферментационного бульона проявляли антибактериальную активность. Теперь ясно, что даже очень хорошо изученные бактерии могут содержать большое количество молчащих кластеров биосинтетических генов (БКГ)».

Нет никакого способа узнать, признал доктор.Брэди, окажутся ли продукты этих БЦЖ такими же полезными, как те, которые легко экспрессируются и идентифицируются.

Тем не менее, как сказал д-р де ла Фуэнте-Нуньес, «одним из способов думать об этом является обучение компьютеров разработке и открытию новых антибиотиков, что является основной концепцией прекрасного Wang et al. бумага."

Алгоритмическое открытие

Др.Брейди объяснил: «Поэтому мы разработали «свободный от биологии» подход к открытиям, при котором вместо расшифровки генетических инструкций с использованием естественных биологических процессов используются биоинформационные алгоритмы для предсказания химических структур, производимых бактериями, а затем используется химический синтез для создания этих потенциальных антибиотиков. ».

Молекулы, из которых получены эти антибиотики, называются «синтетическими биоинформационными природными продуктами (син-МНП)».

«Мы только царапаем поверхность, но во многих бактериях есть интересные кластеры биосинтетических генов, которые потенциально могут кодировать новые лекарства», — считает доктор де ла Фуэнте-Нуньес. «Срочно необходимы нестандартные подходы, и эта работа и эта область исследований — отличный пример того, как по-другому относиться к проблеме открытия антибиотиков».

Что нашел алгоритм

Исследователи из Dr.Лаборатория Брейди провела поиск в базе данных примерно 10 000 БЦЖ генов, которые могут кодировать липопептидные антибиотики, кодируемые нерибосомальной пептидсинтетазой.Эти липопептиды имеют историю ингибирования роста бактерий с помощью различных способов действия.

Многие БЦЖ ранее не исследовались.Один из них, который исследователи назвали кластером «cil», привлек их внимание из-за того, что у него есть близкие общие предки с другими генами, связанными с антибиотиками.

Исследователи ввели его в алгоритм, который предсказал, что БЦЖ будет производить несколько соединений, в том числе одно, цилагицин, который был активным антибиотиком.

Цилагицин противостоял нескольким известным лекарственно-устойчивым бактериям, в том числе выращенным специально для устойчивости к цилагицину, и доказал свою эффективность против них.

Они обнаружили, что цилагицин также не причиняет вреда человеческим клеткам и однажды превращается вбиодоступныйлекарственная форма, боролась с инфекциями у мышей.

Цилагицин настолько эффективен в борьбе с устойчивыми к лекарствам бактериями, говорят исследователи, из-за двух молекул, от которых бактерии зависят в поддержании своих клеточных стенок.

Молекулы известны как C55-P и C55-PP, и большинство антибиотиков связываются с одним или другим, делая их склонными к развитию резистентности.Лекарственно-устойчивые бактерии могут обойтись одной оставшейся молекулой.Поскольку цилагицин связывается с обоими, у бактерий нет обходного пути, и они побеждены.

Шаг вперед

Исследователи надеются, что процесс, предложенный в статье, может обеспечить один из способов выхода из нашего кризиса лекарственной устойчивости.Др.Брэди сказал:

«Оставшееся время полезного использования нашего нынешнего арсенала антибиотиков будет полностью зависеть от того, насколько аккуратно мы его используем. Я очень надеюсь, что при хорошем управлении наши нынешние антибиотики прослужат достаточно долго, чтобы можно было разработать антибиотики следующего поколения, над которыми сегодня работают ученые».

Подход, изложенный в статье, приветствует доктор де ла Фуэнте-Нуньес, который сказал: «Я верю в потенциал ИИ и компьютеров, которые помогут нам разрабатывать и открывать новые антибиотики. Я думаю, нам нужно будет объединить машинный интеллект с человеческим, чтобы это произошло».

Все категории: блог