Nowe badanie opublikowane w czasopismie "Nature" przez tegorocznego laureata Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, Davida Bakera, daje nadzieję na potencjalny przełom w leczeniu ukąszeń węży. Naukowcy pod jego kierownictwem stworzyli z pomocą narzędzi sztucznej inteligencji nowe białka, które neutralizują śmiertelne toksyny znajdujące się w jadzie tych gadów, oferując potencjalnie bezpieczniejszą i bardziej skuteczną alternatywę dla tradycyjnych antytoksyn.
Według Światowej Organizacji Zdrowia, z powodu ukąszenia jadowitych węży cierpi rocznie od 1,8 do 2,7 miliona osób, co prowadzi do około 100 tysięcy przypadków śmiertelnych i trzykrotnie większej liczby trwałych niepełnosprawności, w tym utraty kończyn. Większość tych przypadków ma miejsce w Afryce, Azji i Ameryce Łacińskiej, gdzie problem pogarszają jeszcze słabe systemy opieki zdrowotnej. Obecnie jedynymi antytoksynami stosowanymi w leczeniu ofiar ukąszeń węży są te pochodzące z osocza zwierzęcego, które dużo kosztują, mają ograniczoną skuteczność i przynoszą też niepożądane skutki uboczne. Jady różnią się również istotnie w zależności od gatunku węża, co wymaga stosowania indywidualnych terapii w różnych częściach świata.
W ostatnich latach naukowcy dokonali istotnego postępu w badaniu toksyn węży i opracowali nowe sposoby zwalczania ich skutków. Jeden z takich przykładów opisano w "Nature". Zespół kierowany przez ubiegłorocznego laureata Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, Davida Bakera z University of Washington School of Medicine oraz Timothy'ego Patricka Jenkinsa z DTU (Technical University of Denmark), wykorzystał narzędzia AI do zaprojektowania nowych białek, które wiążą się z toksynami śmiertelnych kobr i je neutralizują.
Badanie koncentruje się na ważnej klasie białek węży zwanych toksynami trójpalczastymi, które często są powodem, dla którego antytoksyny oparte na preparatach od immunizowanych zwierząt zawodzą. Chociaż jeszcze nie chronią przed pełnym jadem węża, który jest złożoną mieszanką różnych toksyn unikatowych dla każdego gatunku - białka generowane przez AI zapewniają niemal pełną ochronę przed śmiertelnymi dawkami toksyn trójpalczastych u myszy. W badaniach przeżywało od 80 do 100 proc. myszy, w zależności od dokładnej dawki, toksyny i zaprojektowanego białka.
Tego typu toksyny mają tendencję do "unikania" układu odpornościowego, co sprawia, że terapie z pomocą osocza zwierząt są nieskuteczne. Opisane badania wskazują natomiast, że projektowanie białek z pomocą AI może pomóc w neutralizacji toksyn, które okazują się trudne do zwalczania. "Wierzę, że projektowanie białek pomoże uczynić leczenie ukąszeń węży bardziej dostępnym dla ludzi w krajach rozwijających się" - mówi główna autorka badania, Susana Vazquez Torres z laboratorium Davida Bakera w UW Medicine. "Stworzone przez nas antytoksyny są łatwe do odkrycia przy użyciu samych metod obliczeniowych. Są również tanie w produkcji i dają dobre wyniki w testach laboratoryjnych" - dodaje Baker.
Autorzy pracy przekonują, że tworzenie białek, które wiążą się do toksyn węży i je dezaktywują, może przynieść korzyści na różne sposoby. Po pierwsze nowe antytoksyny można produkować przy użyciu mikroorganizmów, omijając tradycyjną immunizację zwierząt i obniżając koszty produkcji. Ale na tym nie koniec. "Dodatkową korzyścią tych zaprojektowanych białek jest to, że są małe - tak małe, że spodziewamy się, że lepiej penetrują tkanki i potencjalnie szybciej neutralizują toksyny, niż obecne przeciwciała" - podkreśla prof. Timothy Patrick Jenkins z DTU Bioengineering. Dodatkowo, komputerowy proces projektowania białka dramatycznie skraca czas poświęcony na jego znalezienie.
Choć wyniki są zachęcające, zespół podkreśla, że tradycyjne antytoksyny pozostaną podstawą leczenia ukąszeń węży w dającej się przewidzieć przyszłości. Nowe antytoksyny zaprojektowane komputerowo mogą początkowo stać się suplementami lub środkami wzmacniającymi, które poprawiają skuteczność istniejących terapii, aż do zatwierdzenia samodzielnych terapii nowej generacji. Według naukowców, podejście do opracowywania leków opisane w tym badaniu może być również przydatne w przypadku wielu innych chorób, na które obecnie nie ma skutecznych terapii, w tym niektórych infekcji wirusowych. Ponieważ projektowanie białek zazwyczaj kosztuje znacznie mniej, niż tradycyjne metody odkrywania leków w laboratorium, istnieje rónież szansa odkrywania nowych, ale tańszych leków na bardziej powszechne choroby.
