ИИ за 15 минут справился с самой опасной супербактерией, признанной критической угрозой человечеству
iXBT.com ·
Учёные разработали с помощью машинного обучения пептид CIT8, который уничтожает Acinetobacter baumannii — бактерию, способную вызывать тяжёлые внутрибольничные инфекции и сопротивляться действию многих антибиотиков. В лабораторных экспериментах пептид снизил количество бактерий с 50 млн до неопределяемого уровня менее чем за 15 минут. Он также усилил действие меропенема — антибиотика, который перестал эффективно работать против устойчивых штаммов.
CIT8 — короткая цепочка из 13 аминокислот, подобранная алгоритмом на основе более чем 14 000 антимикробных соединений, проверенных экспериментально. Изначально разработка была направлена против резистентного к антибиотикам золотистого стафилококка, однако оказалось, что пептид действует и на Acinetobacter baumannii. Эта бактерия особенно опасна в больницах из-за устойчивости к карбапенемам — группе антибиотиков, применяемых для лечения тяжёлых бактериальных инфекций. Всемирная организация здравоохранения относит устойчивый к карбапенемам A. baumannii к патогенам критического приоритета.
В испытаниях CIT8 действовал на 15 из 16 клинических изолятов бактерии при концентрации 4 мкг/мл. При концентрации 20 мкг/мл он уничтожал бактерии быстрее полимиксина B, антибиотика резервного применения: CIT8 достигал предела обнаружения менее чем за 15 минут, тогда как полимиксину B в зависимости от штамма требовалось от 30 минут до 2 часов. Меропенем в тех же условиях заметного эффекта не показал.
Пептид действует, повреждая оболочку бактериальной клетки. Эксперименты показали, что после контакта с CIT8 мембрана теряет способность поддерживать электрический потенциал, в ней образуются повреждения, а из клетки выходит АТФ — молекула, необходимая для хранения и передачи энергии. Электронная микроскопия также выявила деформацию поверхности бактерий. Компьютерное моделирование помогло объяснить эффективность CIT8: 4 замены аминокислот укрепили его спиральную структуру и улучшили взаимодействие с мембраной бактерии.
Важный результат получен при сочетании CIT8 с меропенемом. Вместе вещества уничтожали значительно больше бактерий, чем каждое из них по отдельности. По предположению авторов, CIT8 повреждает внешнюю мембрану бактерии и тем самым облегчает доступ антибиотика к его мишеням. В лабораторных тестах пептид также не проявлял токсичности для клеток кожи и почечного эпителия человека при концентрациях, в 32 раза превышавших терапевтическую. Его модифицированная зеркальная форма CIT8-D сильнее подавляла бактериальные биоплёнки, но имела меньшее окно безопасности.
Следующий этап — проверить, насколько устойчив CIT8 в биологических жидкостях и как он действует в живом организме. До завершения доклинических испытаний нельзя утверждать, что пептид станет безопасным и эффективным средством лечения людей.