Πρωτεΐνες που σχεδιάστηκαν μέσω AI μπορεί να φέρουν «επανάσταση» στο δάγκωμα των φιδιών

15:58 17/1/2025 - Πηγή: Dikaiologitika

Τα δαγκώματα φιδιών σκοτώνουν περισσότερους από 100.000 ανθρώπους κάθε χρόνο, αφήνοντας πολλούς περισσότερους ανάπηρους και αυτή η τραγωδία είναι μεγαλύτερη σε λιγότερο αναπτυγμένες χώρες στην Αφρική, στην Ασία και στη Λατινική Αμερική.

Τα παραδοσιακά αντίδοτα, αν και σώζουν ζωές, είναι ακριβά και έχουν παρενέργειες, αλλά τώρα, μια νέα μελέτη στο Nature υπόσχεται ένα τολμηρό άλμα προς τα εμπρός με πρωτεΐνες που έχουν σχεδιαστεί με ΑΙ και μπορούν

ίσως να αλλάξουν πραγματικά το παιχνίδι.

Αυτή η μελέτη είναι απόρροια της συνεργασίας του βραβευμένου με Νόμπελ Χημείας το 2024 Ντέιβιντ Μπέικερ και της ομάδας του στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, και ερευνητών από το Πολυτεχνείο της Δανίας. Οι επιστήμονες, χρησιμοποιώντας την τεχνητή νοημοσύνη σχεδίασαν de novo πρωτεΐνες που εξουδετερώνουν τις τοξίνες του δηλητηρίου της κόμπρας. Αυτές οι πρωτεΐνες, ισχυρίζονται οι ερευνητές, θα μπορούσαν να είναι φθηνότερες, ασφαλέστερες και πιο αποτελεσματικές από τα αντίδοτα που κυκλοφορούν σήμερα.

Το δηλητήριο του φιδιού είναι ένα εξελικτικό θαύμα, καθώς κάθε είδος έχει το δικό του πολύπλοκο κοκτέιλ πρωτεϊνών και ενζύμων, που εξελίχθηκε για να εξουδετερώνει τη λεία του σε δευτερόλεπτα. Αυτή η ίδια πολυπλοκότητα είναι ο λόγος που τα αντίδοτα είναι τόσο δύσκολο να παραχθούν. Οι παραδοσιακές θεραπείες βασίζονται στην έγχυση δηλητηρίου φιδιού στα ζώα για την παραγωγή αντισωμάτων, τα οποία στη συνέχεια συλλέγονται από το πλάσμα του αίματός τους. Είναι μια μέθοδος που είναι δαπανηρή, χρονοβόρα και συνοδεύεται από αλλεργικές αντιδράσεις.

Ακόμη χειρότερα, το δηλητήριο των φιδιών ποικίλλει δραματικά μεταξύ των διαφόρων ειδών. Ένα αντίδοτο που λειτουργεί σε ένα δάγκωμα μαύρης μάμπα στην Αφρική δεν θα βοηθήσει το θύμα ενός φιδιού krait στην Ινδία. Θα χρειαζόταν ένα ειδικό αντίδοτο για κάθε περιοχή και μια μεγάλη παραγγελία για χώρες με περιορισμένους πόρους υγειονομικής περίθαλψης.

Η ομάδα του Νομπελίστα χρησιμοποίησε εργαλεία βαθιάς μάθησης για να σχεδιάσει πρωτεΐνες που στοχεύουν και εξουδετερώνουν ειδικά τις θανατηφόρες τοξίνες των τριών δακτύλων (three-finger toxins, 3FTx), οι οποίες προκαλούν βλάβες στους ιστούς σκοτώνοντας τα κύτταρα ενώ παράλληλα διακόπτουν τα σήματα μεταξύ των νεύρων και των μυών με αποτέλεσμα να επιφέρουν παράλυση και θάνατο. Αυτές οι τοξίνες είναι επίσης ένας από τους λόγους για τους οποίους τα παραδοσιακά αντίδοτα συχνά αποτυγχάνουν.

Η μελέτη αναφέρει ποσοστό επιβίωσης 80-100% σε ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με πρωτεΐνες σχεδιασμένες με AI μετά από έκθεση σε θανατηφόρες δόσεις ειδικά των three-finger toxins. Ωστόσο, αυτές οι τεχνητές πρωτεΐνες δεν προστατεύουν ακόμη από ολόκληρο το δηλητήριο, το οποίο είναι ένα περίπλοκο μείγμα δεκάδων, μερικές φορές εκατοντάδων, διαφορετικών τοξινών.

Ωστόσο, οι ερευνητές είναι αισιόδοξοι. «Οι αντιτοξίνες που δημιουργήσαμε είναι εύκολο να ανακαλυφθούν χρησιμοποιώντας μόνο υπολογιστικές μεθόδους. Είναι επίσης φθηνές στην παραγωγή και ανθεκτικές σε εργαστηριακές δοκιμές», είπε ο Baker. Ένα άλλο πιθανό όφελος είναι ότι αυτές οι πρωτεΐνες είναι αρκετά μικρές ώστε να διεισδύουν στους ιστούς πιο αποτελεσματικά, δυνητικά εξουδετερώνοντας τις τοξίνες πιο γρήγορα από τα παραδοσιακά αντισώματα.

Αν και αυτά τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά, ωστόσο δεν λύνουν το πρόβλημα, καθώς η αντικατάσταση των παραδοσιακών αντιδότων απέχει πολύ. Οι πρωτεΐνες που έχουν σχεδιαστεί με AI θα μπορούσαν να συμπληρώσουν τις υπάρχουσες θεραπείες, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητά τους, αλλά δεν είναι έτοιμες να δράσουν μόνες τους. Επιπλέον, το άλμα από τα ποντίκια στους ανθρώπους είναι πάντα μεγάλο, ιδιαίτερα όταν έχουμε να κάνουμε με κάτι τόσο θανατηφόρο και μεταβλητό όπως το δηλητήριο του φιδιού.

Και μετά υπάρχει το ευρύτερο ζήτημα της τεχνητής νοημοσύνης στην ιατρική. Είναι εύκολο να παρασυρθεί κανείς από την ιδέα ότι οι αλγόριθμοι μπορούν να λύσουν τα πάντα, αλλά η πραγματικότητα είναι διαφορετική. Οι πρωτεΐνες που σχεδιάστηκαν δεν προέκυψαν πλήρως λειτουργικές από έναν υπολογιστή, χρειάζονται εργαστηριακές δοκιμές, τελειοποίηση και πολλή ανθρώπινη τεχνογνωσία.

Αυτό που είναι πραγματικά συναρπαστικό είναι η δυνατότητα αυτής της προσέγγισης να επεκταθεί πέρα ​​από τα δαγκώματα φιδιών. Ο σχεδιασμός πρωτεϊνών θα μπορούσε να αντιμετωπίσει ασθένειες που δεν έχουν θεραπείες σήμερα, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων ιογενών λοιμώξεων και άλλων καταστάσεων που σχετίζονται με τις τοξίνες. Επειδή αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας μικρόβια, είναι πιθανό να είναι φθηνότερες και ευκολότερες στην παραγωγή τους από τα παραδοσιακά φάρμακα.

Αυτή η έρευνα είναι ένα πολλά υποσχόμενο βήμα προς τα εμπρός, αλλά είναι ακριβώς αυτό: μόνο ένα βήμα. Οι πρωτεΐνες που έχουν σχεδιαστεί από την τεχνητή νοημοσύνη δεν θα αντιμετωπίσουν την παγκόσμια κρίση που προκαλούν τα δήγματα φιδιών εν μία νυκτί, αλλά υποδεικνύουν ένα μέλλον όπου μπορούμε να αναπτύξουμε καλύτερες θεραπείες πιο γρήγορα και φθηνότερα.

#ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ #ΔΑΓΚΩΜΑ #ΦΙΔΙΑ