Истражувачите навлегоа во молекуларното „де-изумирање“, проучувајќи ги античките геноми за потенцијални антибиотици. Нивната работа откопа антимикробни молекули од неандерталците и од Денисовци, предизвикувајќи ги традиционалните поими за функциите на протеините и покренувајќи биоетички прашања.
„Треба да размислуваме многу во истражувањето на антибиотици“, вели Цезар де ла Фуенте. „Над еден милион луѓе умираат секоја година од инфекции отпорни на лекови, а се предвидува дека ќе достигне 10 милиони до 2050 година. Немаше вистинска нова класа на антибиотици со децении, и има толку малку од нас што се справуваат со ова прашање што треба да размислуваме за повеќе од само нови лекови. Ни требаат нови рамки“.
Де ла Фуенте е претседателски асистент на Катедрата за биоинженерство и на Катедрата за хемиско и биомолекуларно инженерство на Факултетот за инженерство и применети науки на Универзитетот во Пенсилванија . Тој има дополнителни примарни прегледи по психијатрија и микробиологија во Медицинскиот факултет Перелман.
Лабораторијата на Де ла Фуенте, Машинската биолошка група, ги создава овие нови рамки користејќи моќни партнерства во инженерството и здравствените науки, потпирајќи се на „моќта на машините да ги забрзаат откритијата во биологијата и медицината “.
Спојувајќи ја вештачката интелигенција со напредни експериментални методи, групата го ископа античкото минато за идни медицински откритија. Во една неодамнешна студија објавена во Cell Host and Microbe , тимот го започна полето на „молекуларно деизумирање“.
Нашите геноми – нашиот генетски материјал – и геномите на нашите древни предци, изразуваат протеини со природни антимикробни својства. „Молекуларното де-изумирање“ претпоставува дека овие молекули би можеле да бидат главни кандидати за безбедни нови лекови. Природно произведени и избрани преку еволуција, овие молекули нудат ветувачки предности во однос на молекуларното откритие само користејќи вештачка интелигенција.
Во овој труд, тимот ги истражуваше протеомските изрази на два изумрени организми – неандерталците и Денисовците, архаични претходници на човечкиот вид – и откри десетици мали протеински секвенци со антибиотски квалитети. Нивната лабораторија потоа работеше на синтетизирање на овие молекули, враќајќи ги во живот овие одамна исчезнати хемии.
„Компјутерот ни дава низа од аминокиселини “, вели де ла Фуенте. „Ова се градежни блокови на пептид, мал протеин. Потоа можеме да ги направиме овие молекули користејќи метод наречен „хемиска синтеза во цврста фаза“. Рецептот на аминокиселините го преведуваме во вистинска молекула и потоа го градиме“.
Тимот потоа ги примени овие молекули на патогени во чинија и кај глувци за да ја тестира веродостојноста и ефикасноста на нивните пресметковни предвидувања.
„Оние кои работеа, работеа доста добро“, продолжува де ла Фуенте. „Во два случаи, пептидите беа споредливи – ако не и подобри – од стандардот на нега. Оние кои не функционираа ни помогнаа да научиме што треба да се подобри во нашите алатки за вештачка интелигенција. Сметаме дека ова истражување ја отвора вратата за нови начини на размислување за антибиотиците и откривањето лекови, а овој прв чекор ќе им овозможи на научниците да го истражат со зголемена креативност и прецизност“.
Овој нов универзум на истражување е особено богат. Покрај тоа што нудат сосема нова рамка за откривање лекови, нивната работа донесе неочекувани сознанија за нашиот имунолошки систем. Неверојатно, некои од пептидните секвенци за кои станува збор немаа претходно позната улога во имунитетот.
Всушност, претходното истражување на групата веќе покажа дека некои од антимикробните молекули што ги пронајдоа се скриени, шифрирани во протеините поврзани со сосема различни системи и функции во телото.
„Едно нешто што ме изненади“, вели Де ла Фуенте, „е тоа што нашата лабораторија најде секвенци во секој систем на телото – кардиоваскуларни, нервни, дигестивни итн. Она што претходно не го препознавме е дека протеините или пептидите играат улоги во еден систем, исто така, може да придонесе за имунитетот воопшто“.
Традиционалното гледиште во биологијата е дека еден ген кодира за еден протеин, а секој протеин има една функција. Но, она што тимот и нивните талентирани соработници го открија е дека еден протеин може да има повеќе функции.
„Отвораме сосема нов пат за учење за начините на кои нашите тела ги спречуваат и се борат против болестите“, вели де ла Фуенте.
Со воспоставување на деизумирање за овие молекули, истражувачкиот тим на Пен инженеринг сега внимателно ги истражува последиците од воскреснувањето на минатото.
„Ние сме во разговор со биоетичарите за тоа што значи да се врати во живот генетскиот материјал“, вели де ла Фуенте. „Го правиме тоа за лекови, но што ако некој друг воскресне нешто токсично или штетно? Ние исто така соработуваме со адвокати за патенти. Сегашните пептидни секвенци не се патентирани со закон. Но, што е со оние што ги пресоздаваме од изумрени организми?“
Едноставна молекула, стара илјадници години, живее – и ни помага да поставуваме прашања што никогаш претходно не сме ги поставувале.
