Изкуствен интелект помогна за разработването на противоотрови срещу ухапване от смъртоносни змии

„Сгъването“ на протеини е обявено за един от пробивите на изкуствения интелект през 2024 година. Сякаш за да потвърдят това, днес учените съобщиха за разработването на антидоти с помощта на изкуствен интелект срещу най-смъртоносните змийски отрови на мамби, морски и гърмящи змии.

Дълбокото машинно обучение в диалог с изследователите е помогнало за създаването на протеини, които предпазват организма от смъртоносните токсини, което е потвърдено от тестове върху мишки – и това е само началото.

Днес антидотите се създават чрез сложен и скъп метод за имунизиране на животни. На животните, като например конете се инжектира змийска отрова и се изчаква появата на антитела. След това антителата се извличат от събраната кръв в центрофуга, за да се получи серум, който всъщност е лекарството. Всичко това отнема седмици и месеци. Машинното обучение обещава радикално да намали времето, необходимо за синтезиране на протеини за неутрализиране на токсините и със сигурност ще бъде по-евтино и по-безопасно.

Изследването е проведено от Медицинския факултет на Вашингтонския университет (UW Medicine) в сътрудничество с Медицинския институт за протеиново инженерство на Калифорнийския университет и Техническия университет на Дания. В перспектива отбелязваме, че университетът е подал заявка за патент на разработения от изкуствен интелект антидот.

Всяка година ухапванията от змии засягат повече от 2 милиона души. По данни на Световната здравна организация повече от 100 000 от тях умират, а 300 000 получават сериозни усложнения и дори стават инвалиди в резултат на деформации на крайниците си, ампутации или други последици. Африка на юг от Сахара, Южна Азия, Папуа Нова Гвинея и Латинска Америка са сред местата, където ухапванията от отровни змии представляват най-голям проблем за общественото здраве.

Изследователският екип се фокусира върху намирането на начини за неутрализиране на отровата на някои елапиди. Елапидите са голяма група отровни змии, включително кобри и мамби, които живеят в тропиците и субтропиците.

Отровата на тази група включва т.нар. токсин на трите пръста (3FTx). Това химично вещество уврежда телесните тъкани, убива клетките и прекъсва сигналите между нервите и мускулите, като причинява парализа и смърт.

Изкуственият интелект помогна да се създадат нови протеини, които взаимодействат с токсините и ги свързват, като им пречат да достигнат до рецепторите на живите клетки на тялото. Взаимодействайки със софтуера, учените получиха инструкции да синтезират термостабилни протеини с висока способност да се свързват с токсините. Практически синтезираните белтъци почти напълно съответствали на атомно ниво на компютърния дизайн с дълбоко обучение.

В лабораторни условия конструираните протеини ефективно неутрализират и трите подсемейства на тестваните токсини на трите пръста. Когато са приложени на мишки, конструираните протеини предпазват животните от това, което би могло да бъде смъртоносно за тях.

Конструираните протеини имат много предимства. Те могат да се произвеждат с постоянно качество чрез рекомбинантна ДНК технология, а не чрез имунизиране на животни. Освен това новите протеини, разработени срещу змийските токсини са малки по размер в сравнение с антителата. По-малкият им размер може да позволи по-голямо проникване в тъканите, за да се противодейства бързо на токсините и да се намалят щетите.

Освен че са открили нови начини за разработване на антидоти, изследователите смятат, че методите на компютърно подпомаганото проектиране могат да се използват за разработване на други лекарства. Подобни техники биха могли да се използват и за намиране на лекарства за т.нар. пренебрегвани болести, които поразяват най-бедните страни в тропиците и за които обикновено никога не се намират пари.