ИИ за четверть часа нашёл решение против самой опасной супербактерии, которую признали критической угрозой для человечества

Исследователи с помощью машинного обучения сконструировали пептид CIT8, способный убивать Acinetobacter baumannii — микроорганизм, вызывающий тяжёлые внутрибольничные инфекции и нечувствительный ко многим антибиотикам. В лабораторных опытах пептид сократил популяцию бактерий с 50 млн клеток до уровня, при котором их невозможно обнаружить, менее чем за 15 минут. Кроме того, он повысил эффективность меропенема — антибиотика, который утратил прежнюю силу в борьбе с резистентными штаммами.

CIT8 представляет собой короткую цепочку из 13 аминокислот, которую алгоритм подобрал, опираясь на данные более чем 14 000 экспериментально проверенных антимикробных соединений. Первоначально работа велась над средством против золотистого стафилококка, устойчивого к антибиотикам, но выяснилось, что пептид эффективен и против Acinetobacter baumannii. В больницах эта бактерия представляет особую угрозу из-за нечувствительности к карбапенемам — группе антибиотиков, к которым прибегают при тяжёлых бактериальных инфекциях. Всемирная организация здравоохранения причисляет A. baumannii, устойчивый к карбапенемам, к патогенам критического приоритета.

В ходе тестов при концентрации 4 мкг/мл CIT8 подавлял 15 из 16 клинических изолятов. При 20 мкг/мл он убивал бактерии быстрее полимиксина B — антибиотика резерва: CIT8 доводил их число до предела обнаружения менее чем за 15 минут, тогда как полимиксину B в зависимости от штамма требовалось от 30 минут до 2 часов. Меропенем в аналогичных условиях заметного действия не оказал.

Механизм работы пептида связан с разрушением оболочки бактериальной клетки. Опыты показали, что после контакта с CIT8 мембрана перестаёт удерживать электрический потенциал, в ней появляются повреждения, а из клетки утекает АТФ — молекула, отвечающая за накопление и передачу энергии. Электронная микроскопия также зафиксировала деформацию поверхности бактерий. Компьютерное моделирование помогло понять причину высокой эффективности CIT8: четыре аминокислотные замены сделали его спиральную структуру прочнее и улучшили взаимодействие с бактериальной мембраной.

Особенно значим результат, полученный при совместном применении CIT8 и меропенема. В сочетании вещества уничтожали заметно больше бактерий, чем по отдельности. Авторы предполагают, что CIT8 разрушает внешнюю мембрану бактерии и тем самым открывает антибиотику путь к его мишеням. В лабораторных тестах пептид не проявлял токсичности для клеток кожи и эпителия почек человека даже при концентрациях, превышающих терапевтические в 32 раза. Его модифицированная зеркальная форма CIT8-D сильнее подавляла бактериальные биоплёнки, однако обладала более узким окном безопасности.

Теперь предстоит выяснить, насколько CIT8 стабилен в биологических жидкостях и как он работает в живом организме. Пока доклинические испытания не завершены, нельзя утверждать, что пептид станет безопасным и действенным средством для лечения людей.

Источник: iXBT