В прошлом году наблюдался всплеск разработки белков с помощью ИИ, которые в перспективе будут применяться для лечения самых разных заболеваний — от укусов змей до рака. То, на что у учёных раньше уходили десятилетия — создание индивидуального белка для конкретного заболевания — теперь можно сделать за секунды.
Впервые австралийские учёные использовали искусственный интеллект (ИИ) для генерации готового к использованию биологического белка, способного убивать устойчивые к антибиотикам бактерии, такие как кишечная палочка (E. coli).
Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, открывает новый способ борьбы с растущим кризисом, вызванным супербактериями, устойчивыми к антибиотикам.
Используя ИИ подобным образом, австралийские учёные присоединились к таким странам, как США и Китай, в разработке платформ ИИ, способных быстро генерировать тысячи готовых к использованию белков. Это прокладывает путь для более быстрой и доступной разработки лекарств и диагностических средств, которые могут преобразовать биомедицинские исследования и уход за пациентами.
Исследование возглавили доктор Рис Гринтер и доцент Гэвин Нотт, сотрудники Института Snow Medical. Они руководят новой программой проектирования ИИ-белков в Институте Bio21 Мельбурнского университета и Институте открытий в области биомедицины Монашского университета.
По словам доктора Гринтера и доцента Нотта, платформа проектирования ИИ-белков, использованная в этой работе, является первой в Австралии и моделирует работу Дэвида Бейкера (получившего Нобелевскую премию по химии в прошлом году), разрабатывая комплексный подход, способный создавать широкий спектр белков.
«Эти белки сейчас разрабатываются как фармацевтические препараты, вакцины, наноматериалы и крошечные датчики. У них есть и другие применения, которые ещё предстоит протестировать», — сказал доцент Нотт.
Для этого исследования платформа проектирования ИИ-белков использовала инструменты проектирования белков на основе ИИ, которые свободно доступны для учёных всего мира. «Важно сделать проектирование белков доступным для всех, чтобы у всего мира была возможность использовать эти инструменты», — сказал Дэниел Фокс, аспирант, выполнивший большую часть экспериментальной работы для исследования.
По словам доктора Гринтера, в настоящее время белки, используемые для лечения таких заболеваний, как рак или инфекции, получают из природы и адаптируют с помощью рационального проектирования или эволюции и отбора in vitro.
«Новые методы глубокого обучения позволяют эффективно создавать белки с нуля, обладающие определёнными характеристиками и функциями, снижая затраты и ускоряя разработку новых белковых связывающих веществ и инженерных ферментов», — сказал он.
С работой Дэвида Бейкера появились новые инструменты и программное обеспечение, такие как Bindcraft и Chai, которые были включены в платформу проектирования ИИ-белков под руководством доктора Гринтера и доцента Нотта.
Профессор Джон Кэрролл, директор Института открытий в области биомедицины Монашского университета, сказал, что новая программа проектирования ИИ-белков выводит Австралию «на новый уровень в этой захватывающей новой модальности для разработки новых терапевтических средств и исследовательских инструментов».
«Программа, базирующаяся в Университете Монаш и Мельбурнском университете, управляется командой талантливых структурных биологов и компьютерных учёных, которые понимают процесс проектирования от начала до конца. Эти глубокие знания о структуре белков и машинном обучении делают нас очень гибкой программой, способной регулярно внедрять новейшие инструменты в области ИИ-проектирования белков», — сказал доцент Нотт.