В бесконечной борьбе с бактериальными инфекциями ученые нашли маловероятного союзника: давно вымерших неандертальцев. Ученые из Пенсильванского университета воспользовались архаичным генетическим кодом наших древних родственников, открыв потенциальную золотую жилу в фармацевтике — новый вид антибиотика, созданный на основе ДНК неандертальца.

Развивающееся сопротивление

С момента появления пенициллина антибиотики стали краеугольным камнем нашей защиты от бактериальных заболеваний. Однако бактерии — хитрые противники, развивающие устойчивость к нашим лекарствам и тем самым усиливающие гонку биологических вооружений. Это суровая реальность, подчеркнутая предупреждением Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) о надвигающейся постантибиотической эре, вызванной неправильным использованием антибиотиков.

Согласно систематическому анализу, опубликованному в 2022 году, только в 2019 году 1,3 миллиона смертей были напрямую связаны с устойчивостью к противомикробным препаратам, большинство из которых приходится на страны Африки к югу от Сахары и Азию.

Отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) показывает, что более половины бактерий, ответственных за инфекции кровотока в больницах, в частности, Клебсиелла пневмонии и Ацинетобактер виды — теперь устойчивы к нескольким лекарствам. Эти инфекции особенно тяжелые и обычно требуют лечения самыми мощными доступными антибиотиками, известными как карбапенемы. Вызывает тревогу тот факт, что исследование показало, что 8% инфекций кровотока, вызванных Клебсиелла пневмонии не реагируют даже на эти сильнодействующие препараты.

Даже распространенные бактериальные инфекции, которые традиционно лечатся антибиотиками, демонстрируют относительный уровень резистентности. Нейссерия гонореи , бактерия, ответственная за широко известную гонорею, передающуюся половым путем, в более чем 60% случаев выработала устойчивость к ципрофлоксацину, антибиотику, обычно назначаемому перорально. Более того, кишечная палочка который обычно является виновником инфекций мочевыводящих путей, также стал тревожно дерзким.

Более 20% кишечная палочка случаи демонстрируют устойчивость не только к основным антибиотикам (ампициллину и ко-тримоксазолу), но и к вторичной линии защиты — фторхинолонам, которые обычно назначаются в более сложных случаях.

Парк Юрского периода, для антибиотиков

Поскольку устойчивые к лекарствам инфекции угрожают повысить уровень смертности, поиск новых антибиотиков становится более важным, чем когда-либо. Помня об этой срочности, некоторые ученые обратились за помощью к искусственному интеллекту (ИИ). По сути, они использовали алгоритмы машинного обучения для изучения генома человека, просеивая тысячи белков, чтобы выявить те, которые способны бороться с инфекциями. Эти небольшие молекулы, или пептиды, образуют передовую линию защиты нашей иммунной системы.

Используя этот подход, исследователи из Пенсильванского университета идентифицировали более 2500 антимикробных пептидов в ДНК человека. Некоторые из них могут быть перепрофилированы в новые фармацевтические препараты, которые смогут нейтрализовать даже самые стойкие бактерии, которые в настоящее время не реагируют на наши антибиотики.

Но на этом поиски сокровищ не закончились. Результаты заставили всех задуматься: какие пептиды, убивающие микробы, могут скрываться в геномах наших вымерших родственников? Поэтому исследователи применили ту же модель искусственного интеллекта, известную как panCleave, к геномам неандертальцев и денисовцев. Это привело к открытию метко названного неандерталина-1, пептида, синтезированного с использованием тщательной техники, которая последовательно соединяет аминокислоты.

Когда исследователи синтезировали неандерталин-1 и использовали его против кожных инфекций у мышей, это сработало. Препарат, полученный неандертальцами, мог конкурировать по эффективности с современным антибиотиком Полимиксином Б.

«Это совершенно новое. Мы придумали термин «молекулярное возрождение», и это первая рецензируемая статья, в которой он описывается», — рассказал Сезар де ла Фуэнте, соавтор исследования. Вокс . «Так что для нас это очень интересно».

Исследование служит глубоким напоминанием о взаимосвязи жизни во времени: пептид неандерталин-1 стал подарком от наших дальних родственников. Хотя это еще не клиническая реальность, потенциал здесь поразителен.

Однако важно отметить, что это исследование находится на ранней стадии. Эффективность неандерталина-1 у людей еще предстоит определить. Существует также опасение, что патогены могут быстро развить устойчивость к лекарствам, полученным из древней ДНК.

Тем не менее, полученные результаты представляют собой значительный шаг на пути к инновационным антибиотикам, иллюстрируя слияние древних генетических знаний с современными технологиями искусственного интеллекта. По мере совершенствования алгоритмов и прогресса синтеза пептидов надежда на новую категорию антибиотиков становится все более конкретной.

Результаты появились в журнале Клетка-хозяин и микроб .