ИИ помог в разработке мощных противоядий от змеиного яда

Укусы ядовитых змей — распространенная причина смерти или инвалидизации во многих странах мира. Всемирная организация здравоохранения отнесла их к самым приоритетным забытым тропическим заболеваниям, наряду с такими, как лихорадка денге и бешенство.

Спасают жертв рептилий по старинке, как и сто лет назад — сывороткой крови, взятой у лошадей и овец, иммунизированных змеиным ядом. Такие противоядия различаются по безопасности и эффективности и должны вводиться специально обученным персоналом в условиях стационара, что ограничивает их применение.

Когда лаборатория знаменитого биоинформатика Дэвида Бейкера из Вашингтонского университета в Сиэтле представила революционную программу проектирования белков под названием RFdiffusion, разработка антидотов от змеиного яда не входила в его планы. Решение, вдохновленное инструментами искусственного интеллекта для генерации изображений, такими как DALL-E и Midjourney, оказалось необычайно эффективным в создании небольших молекул для связи с целевыми белками при лечении рака и аутоиммунных заболеваний.

Змеиные яды состоят из различных белковых токсинов, которые вызывают паралич и повреждение тканей. Биохимик из лаборатории Бейкера Сусана Васкес Торрес предположила, что ИИ-дизайн белков может оказаться полезным в создании антидотов.

Так и оказалось. С помощью программы были разработаны связующие вещества, распознающие и блокирующие ключевые области трех видов токсинов, вырабатываемых змеями семейства аспидов, в которое входят кобры, мамбы и гадюки.

Эффект «мини-связывателей», как назвали их изобретатели, проверили на мышах — сначала вводя их в смеси со змеиным ядом, а затем, для чистоты эксперимента, через 15 минут после инъекции смертельной дозы токсина. Все подопытные животные выжили. С деталями испытаний можно ознакомиться в журнале Nature.

До выпуска спроектированных ИИ антидотов в промышленных масштабах еще далеко, но уже очевидны их обширные перспективы: это стабильные соединения, не требующие, в отличие от применяемых сейчас сывороток и разрабатываемых препаратов на основе моноклональных антител, специальных условий хранения.

Васкес Торрес и ее коллеги намерены синтезировать белки, нацеленные на другие токсины из класса фосфолипаз — благо машинное обучение до предела ускорило этот процесс: то, что раньше занимало месяцы и годы, теперь выполняется в считанные секунды.

Тогда можно будет сделать противоядие — коктейль из мини-связывателей, состав которого будет меняться в зависимости от видов змей, которые водятся в конкретном регионе. Новое поколение антидотов поможет спасти тысячи жизней.