Proteiny, tedy česky bílkoviny, navržené pomocí umělé inteligence (AI) mohou blokovat smrtící účinky toxinů obsažených v jedu kober, mamb a dalších smrtelně nebezpečných hadů. Upozornili na to vědci ve studii publikované v časopise Nature.
Bílkoviny navržené na základě umělé inteligence by mohly být základem nové generace léčebných postupů proti hadímu uštknutí, které ročně zabije přibližně 100 tisíc lidí a jehož následky se stále léčí stejně jako před 100 lety.
MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT: Vědci objevili superobřího mořského „brouka“. Pojmenovali ho po záporákovi z Hvězdných válek
Studie, která byla publikována v časopise Nature 15. ledna, je také ukázkou toho, jak strojové učení změnilo oblast počítačového návrhu proteinů. Úkoly, které dříve trvaly měsíce či roky, nebo se dokonce ukázaly jako nemožné – například navrhnout nový protein, který by úspěšně blokoval jiný –, lze nyní zvládnout během několika sekund. „Je to děsivé,“ říká Joseph Jardine, imunolog ze Scripps Research v kalifornské La Jolle.
V mnoha částech světa je hadí uštknutí významnou příčinou úmrtí a trvalých zdravotních problémů. Světová zdravotnická organizace (WHO) ve švýcarské Ženevě zařadila hadí uštknutí mezi nejprioritnější zanedbávané tropické nemoci; vedle dalších, jakými jsou horečka dengue či vzteklina.
Léčba hadího uštknutí je většinou založena na protilátkách získaných z krevního séra koní a ovcí, které byly očkovány hadím jedem. Tyto protijedy se liší v bezpečnosti a účinnosti a musí být podávány na zdravotnických klinikách vyškoleným personálem, což omezuje jejich dostupnost a účinnost, upozorňuje José María Gutiérrez, toxikolog z Institutu Clodomiro Picado při Kostarické univerzitě v San José.
Úspěšné testování
Když biofyzik David Baker se svým týmem na konci roku 2022 představil program RFdiffusion, který mění přístupy v navrhování proteinů, nebyl vývoj léčby hadího uštknutí původním cílem. Program inspirovaný umělou inteligencí pro generování obrázků se ale ukázal jako účinný při vytváření malých proteinů, které se silně vážou na specifické cílové proteiny, včetně těch spojených s rakovinou a autoimunitními chorobami.
Susana Vázquez Torresová, biochemička v Bakerově laboratoři, se zaměřovala na řešení zanedbávaných nemocí a zvažovala, zda by program RFdiffusion mohl pomoci při léčbě hadího uštknutí. Hadí jedy obsahují různé proteinové toxiny, které způsobují ochrnutí a poškození tkání. Vázquez Torresová, Baker a jejich tým proto použili RFdiffusion k návrhu „minivaziv“, které rozpoznávají klíčové oblasti tří druhů toxinů produkovaných korálovcovitými hady – rodinou, do které patří například kobry a mamby. Vědci identifikovali minivaziva, která se překvapivě silně vázala na hadí toxiny, přičemž pro každý návrh prověřili jen několik desítek proteinů.
Další experimenty ukázaly, že minivaziva neutralizují účinky jedu, který cílí na neurotransmitery ve svalových a nervových buňkách, a tím způsobuje poškození tkání. Když vědci smíchali minivaziva s toxiny a myším podali smrtelnou dávku, zvířata byla plně chráněna. Při pokusech, které lépe simulovaly hadí uštknutí, vědci podali stejná dvě minivaziva 15 minut po injekci smrtelné dávky toxinu, a přesto všechna zvířata přežila. „To je pravděpodobně nejúžasnější výsledek, jaký jsem ve své kariéře zažila,“ říká Vázquez Torresová.
Bude trvat nějaký čas, než se proteiny navržené umělou inteligencí stanou účinnými léky proti hadímu uštknutí, ale podle vědců mají několik výhod. Laboratorně navržené minipřípravky jsou totiž velmi stabilní, což znamená, že by nevyžadovaly chlazení – na rozdíl od současných protijedů nebo silnějších přípravků na bázi monoklonálních protilátek. Mohly by se také levně vyrábět pomocí bakterií v průmyslových fermentorech.
MOHLO VÁM UNIKNOUT: Slon zastavil auto a vykradl z něj ovoce, ukazuje video. Posádka musela čekat, až zvíře dojí
