Нейросеть научили «рисовать» антитела для борьбы с патогенами
Американские ученые из Вашингтонского университета совершили прорыв в биотехнологиях, применив искусственный интеллект (ИИ) для целенаправленного создания антител против опасных патогенов. Как сообщает издание Nature, в основе метода лежит использование специально обученной нейросети RFdiffusion.
Принцип работы системы заключается в следующем: искусственному интеллекту «демонстрируют» трехмерную структуру выбранного вируса или бактерии и точно указывают конкретную мишень на его поверхности — так называемый эпитоп.
Именно связывание с этой зоной позволяет обезвредить патоген. Получив эти исходные данные, ИИ выполняет функцию молекулярного архитектора — он проектирует с нуля структуру антитела, способного идеально соединиться с заданной мишенью.
Этот виртуальный проект затем воплощается в реальность. За основу берут стабильный молекулярный «каркас» из числа известных и проверенных антител, который служит своеобразной болванкой. На его основе собирают уникальную молекулу, спроектированную нейросетью.
Первым серьезным испытанием для технологии стала попытка создать антитело против вируса SARS-Cov-2, вызывающего COVID-19. Задача состояла в том, чтобы направить действие антитела на самый кончик коронавирусного шипа.
Однако этот эксперимент показал лишь частичный успех. Спроектированное антитело присоединялось к вирусу нестабильно и только в том случае, когда вирусный белок был ориентирован определенным образом. Это доказало, что коронавирус обладает исключительно сложной для нейтрализации структурой, которая представляет вызов даже для передового ИИ.
Гораздо более впечатляющих результатов ученые добились в борьбе с другими инфекциями. Антитела, созданные для вируса гриппа (Influenza), продемонстрировали практически атомную точность и идеально связывались с целевым участком. Почти столь же эффективными оказались инструменты против бактерии Clostridium difficile, которая является возбудителем тяжелых кишечных инфекций.
Исследователи подчеркивают, что их работа знаменует переход на качественно новый уровень в фармакологии. Теперь наука движется от традиционного и крайне затратного метода поиска антител в природе — через иммунизацию животных и скрининг огромных молекулярных библиотек — к этапу их целенаправленного и рационального проектирования с нуля.
Нейросеть теперь может буквально «нарисовать» идеальную молекулу для борьбы с конкретной угрозой, что открывает колоссальные перспективы для быстрой разработки лекарств будущего.
