Расчёт структуры пептида (источник) Пока от ИИ ждут конца света, он спасает человечество — от супербактерий Пока…

Пока от ИИ ждут конца света, он спасает человечество — от супербактерий

Пока миллионы инвесторов и ИТ-специалистов читают в проспекте для IPO компании Anthropic, что развитие искусственного интеллекта ^[2] может представлять угрозу человечеству, ИИ не обижается и помогает учёным решать настоящую глобальную проблему — уничтожать супербактерии, устойчивые к антибиотикам.

Медики из США, Греции и Индии впервые разработали новый пептид CIT8 ^[3] с выраженным антимикробным действием с помощью ИИ. В лабораторных экспериментах он уничтожил опасную Acinetobacter baumannii — одну из самых опасных бактерий, вызывающих в больницах по всему миру пневмонии, сепсисы и другие болезни с летальным исходом. К сожалению, современные антибиотики на неё практически не действуют.

Почему это важно? Бактерии эволюционируют и приобретают устойчивость к существующим лекарствам. Новые антибиотики появляются редко, а принципиально новые классы антибактериальных препаратов последний раз открыли в 1987 году. За прошедшие 40 лет некоторые бактерии адаптировались к существующим антибиотикам.

Раньше антибиотики находили в природе, но, похоже, они исчерпаны. Теперь вся надежда только на синтезируемые лекарства. Но чтобы понять структуру, которая уничтожит бактерию, и создать её — это значит научиться управлять структурами из десятков молекул и сотен атомов. Очень сложно для моделирования «в лоб», нереально для синтеза. Поэтому учёные оптимизировали решение.

До создания CIT8 учёные проанализировали почти 15 000 антимикробных пептидов ^[4], в которых с помощью машинного обучения ^[5] выявили закономерности между последовательностями аминокислот (молекул, составляющих пептиды и белки) и свойствами пептидов. Они выбрали природный антимикробный пептид и усилили его действие — рассчитали взаимодействие системы из 92 000 атомов, чтобы понять, как стабилизировать элемент молекулы (α-спираль), которая хорошо взаимодействует с мембраной супербактерии и вызывает фатальную утечку соединения АТФ, необходимого для жизни. По нашим оценкам, понадобилось несколько суток расчётов на GPU-сервере, поэтому, скорее всего, вычисления делались в облаке.

Оказалось, что надо сократить пептид на пару аминокислот. После этого был синтезирован CIT8 и проверен в лабораторных условиях. Новый пептид ещё должен доказать свою безопасность и эффективность как лекарство. Однако это показательный пример того, как ИИ помогает в борьбе с угрозами человечеству, с которыми традиционная фармакология справляется всё труднее.