最近,生物工程学家利用人工智能(AI)技术“复活”了一些已灭绝的分子,这些分子或许能成为抗菌药物的蓝本。
研究人员应用计算方法,分析了现生人类与我们已灭绝的远古亲属尼安德特人和德尼索瓦人的蛋白质数据。这使他们找到了能杀死致病菌的分子,有望研发治疗人类感染的新药。
新发现的尼安德特人蛋白质片段具有抵抗细菌的能力。
这项研究发表于7月28日的《宿主与微生物》杂志上。研究首席作者,宾夕法尼亚大学生物工程学家赛萨尔·德拉弗恩特表示:“我们希望通过‘复活’过去的分子来解决当今的问题。
”过去几十年,新抗生素研发进展缓慢,现在大多数抗生素已上市30多年。与此同时,耐药菌株正在增多,新一波治疗措施迫在眉睫。许多生物体会产生具有抗菌特性的短蛋白片段,即肽。目前已有几种抗菌肽用于临床,大多来源于细菌。
已灭绝物种的蛋白质可能蕴藏大量潜在抗生素资源。研究团队受到科幻大片《侏罗纪公园》的启发,提出一个更可行的点子:“为什么不‘复活’分子呢?”研究人员训练AI算法识别人类蛋白质的裂解位点。然后,他们在现生人类、尼安德特人和德尼索瓦人的公开蛋白序列中,应用该算法预测可能的肽。最后,根据已知抗菌肽的特点,筛选出可能具有抗菌作用的新肽。相比传统方法发现一种新抗生素需3-6年,利用AI仅需几周。
研究团队测试了数十种肽的抗菌活性,选择出6种强效肽进行动物实验,结果显示这些肽能抑制感染的进展,但效果还有待提高。该研究开创了药物发现的新思路。尽管目前算法的预测效果仍不尽人意,但通过不断优化算法和分子结构,这种“复活”古代基因的策略或可成为抗生素研发的新途径。该创新性方法值得进一步探索。
参考信息：
Maasch, J. R. M. A., Torres, M. D. T., Melo, M. C. R. & de la Fuente-Nunez, C. Cell Host Microbe https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.07.001 (2023).
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1931312823002962
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