Устойчивость к антибиотикам растёт, а новых препаратов мало. На этом фоне антибиотики из яда — неожиданный, но перспективный подход: учёные из Пенсильванского университета применили ИИ, чтобы просмотреть десятки миллионов пептидов из ядов пауков, змей и скорпионов и найти кандидатов против устойчивых бактерий.
Почему антибиотики из яда важны сейчас
Антимикробная резистентность уже влияет на лечение во всём мире. В США за 2019–2023 годы инфекции, вызванные крайне устойчивыми бактериями NDM-CRE, выросли более чем на 460% — это резко сокращает варианты терапии. В Европе за тот же период карбапенем-резистентная K. pneumoniae вызывает всё больше кровотечений (бактериемий): частота выросла примерно на 57,5% к уровню 2019 года и уже выше целевого ориентира к 2030-му. Параллельно глобальная витрина данных ВОЗ (GLASS) охватывает 23+ млн подтверждённых эпизодов инфекций из 110 стран — теперь проще видеть, где и какие патогены создают наибольшую нагрузку.
Как ИИ ищет антибиотики из яда
Исследователи собрали 16 123 белка из ядов и «нарезали» их на 40 626 260 коротких пептидов. Модель APEX, обученная распознавать антимикробные признаки, за считаные часы отобрала 386 уникальных кандидатов. В лаборатории синтезировали 58 пептидов и проверили на клинически значимых патогенах — 53 показали подавление роста бактерий при безопасных дозах. Многие кандидаты действуют через нарушение мембраны бактерий — у них более высокий суммарный заряд и подходящая гидрофобность, что усиливает разрушение оболочки.
- Сбор данных о ядах → 16 123 белка из баз по паукам, змеям, скорпионам и др.
- Генерация пептидов → 40 626 260 коротких последовательностей (8–50 а. к.).
- Скрининг ИИ (APEX) → предсказание антимикробной активности и MIC.
- Отбор → 386 уникальных кандидатов, не похожих на известные АМП.
- Лаборатория → синтез 58, активны 53 in vitro.
Результаты на мышах: шаг к реальным антибиотикам из яда
В модели кожной инфекции A. baumannii у мышей три ведущих пептида снизили бактериальную нагрузку уже через 48 часов. Особенно выделился кандидат из яда паука-волка Geolycosa riograndae: снижение на 2–3 логарифма (до ~99,9%) по сравнению с контролем — сопоставимо с действием стандартных антибиотиков. При местном применении значимой токсичности по массе тела не наблюдали.
Что дальше для антибиотиков из яда: риски и сроки
Путь в клинику ещё длинный. Главные барьеры для пептидов — деградация протеазами, гемолитическая токсичность, фармакокинетика и стоимость производства. Помогают инженерия последовательностей и системы доставки (наночастицы, гели, покрытия для ран): они повышают стабильность и локальную концентрацию, снижают дозы и побочные эффекты. Это не снимает риски полностью, но делает переход к клиническим исследованиям реальнее.
Рынок и исследования: почему нужен «умный» поиск
По данным ВОЗ на конец 2023 года в клиническом конвейере — 97 антибактериальных кандидатов, из них 57 — антибиотики, и лишь около 12 можно назвать действительно «инновационными» против приоритетных патогенов. Классический скрининг приносит мало новых классов, поэтому подходы с ИИ, как поиск антибиотиков из яда, становятся критически важными.
Заключение
Антимикробная резистентность растёт, а классических подходов к поиску новых препаратов не хватает. Подход с ИИ показывает, что антибиотики из яда — реальный резервуар молекул: сотни пептидов уже отобраны, десятки подтвердили активность в пробирке, а первые тесты на мышах дали заметное снижение бакнагрузки.
Это ещё не готовые лекарства: впереди доработка последовательностей, проверка безопасности и удобных форм доставки, затем клинические исследования. Но самое важное уже произошло — мы нашли новый путь, который может ускорить появление препаратов против самых «проблемных» патогенов.
