Ученые «воскрешают» вымершие антимикробные пептиды неандертальцев и денисовцев

Jul 08, 2023

Молекулярное возрождение может открыть возможности для открытия лекарств за счет повторного введения биоактивных молекул, которые больше не кодируются живыми организмами.

Архаичные человеческие пептиды проявляют антимикробную активность in vitro и in vivo с низкой токсичностью для хозяина. Изображение предоставлено: Элла Марущенко.

Геномы человека и геномы наших древних предков содержат белки с природными антимикробными свойствами.

Согласно гипотезе молекулярного воскрешения, эти молекулы могут стать главными кандидатами на создание новых безопасных лекарств.

Эти молекулы, созданные естественным путем и отобранные в ходе эволюции, предлагают многообещающие преимущества перед молекулярными открытиями с использованием только ИИ.

«Мы должны мыслить масштабно в исследованиях антибиотиков», — сказал доктор Сезар де ла Фуэнте, исследователь из Пенсильванского университета.

«Ежегодно от инфекций, устойчивых к лекарствам, умирает более миллиона человек, и, по прогнозам, к 2050 году эта цифра достигнет 10 миллионов».

«В течение десятилетий не было по-настоящему нового класса антибиотиков, и нас так мало, кто занимается этой проблемой, что нам нужно думать не только о новых лекарствах. Нам нужны новые рамки».

В ходе исследования авторы изучили протеомные проявления двух вымерших гомининов — неандертальцев и денисовцев — и обнаружили десятки небольших белковых последовательностей, обладающих антибиотическими свойствами.

Затем их лаборатория работала над синтезом этих молекул, возвращая к жизни давно исчезнувшие химические соединения.

«Компьютер дает нам последовательность аминокислот», — сказал доктор де ла Фуэнте.

«Это строительные блоки пептида, небольшого белка. Затем мы сможем создать эти молекулы, используя метод, называемый «твердофазный химический синтез».

«Мы переводим рецепт аминокислот в реальную молекулу, а затем строим ее».

Затем исследователи применили эти молекулы к патогенам в чашке и на мышах, чтобы проверить достоверность и эффективность своих вычислительных предсказаний.

«Те, которые работали, работали довольно хорошо», — сказал доктор де ла Фуэнте.

«В двух случаях пептиды были сопоставимы, если не лучше, со стандартным лечением».

«Те, которые не сработали, помогли нам понять, что нужно улучшить в наших инструментах искусственного интеллекта».

«Мы думаем, что это исследование открывает двери для новых взглядов на антибиотики и открытие лекарств, и этот первый шаг позволит ученым исследовать его с большей креативностью и точностью».

Теперь, когда для этих молекул установлено возрождение, ученые теперь вдумчиво изучают последствия воскрешения прошлого.

«Мы открываем совершенно новый путь для изучения того, как наш организм предотвращает болезни и борется с ними», — сказал доктор де ла Фуэнте.

«Мы ведем переговоры со специалистами по биоэтике о том, что значит вернуть генетический материал к жизни», — добавил он.

«Мы делаем это ради медицины, но что, если кто-то другой воскресит что-то токсичное или вредное?»

«Мы также сотрудничаем с патентными юристами. Современные пептидные последовательности не подлежат патентованию по закону. А как насчет тех, кого мы воссоздаем из вымерших организмов?»

Исследование опубликовано в журнале Cell Host & Microbe.

_____

Жаклин РМА Мааш и др. 2023. Молекулярное возрождение древних антимикробных пептидов стало возможным благодаря машинному обучению. Cell Host & Microbe 31 (8): 1260-1274; doi: 10.1016/j.chom.2023.07.001