Kryzys związany z ukąszeniami węży: Czy AI może przekształcić stuletnie podejście do surowic przeciwwężowych?

Badacze wykorzystali SI do zaprojektowania białek, które neutralizują kluczowe toksyny w jadzie węża, co stanowi potencjalną drogę do bardziej skutecznych i dostępnych terapii po ukąszeniu przez węża.

Badanie, opublikowane w Nature, podkreśla, jak sztuczna inteligencja może torować drogę do nowych, bardziej dostępnych metod leczenia ukąszeń przez węże, co potencjalnie może uratować tysiące życia każdego roku.

Nature informuje, że ukąszenia węży powodują śmierć szacunkowo 100 000 osób rocznie i powodują trwałe niepełnosprawności u wielu innych, szczególnie w obszarach o niskich zasobach. Światowa Organizacja Zdrowia określa ukąszenia węży jako „zaniedbany problem zdrowia publicznego w wielu krajach tropikalnych i subtropikalnych”.

Obecne metody leczenia, głównie oparte na przeciwciałach w surowicy krwi zwierząt uodpornionych, takich jak konie i owce, pozostały praktycznie niezmienione przez ponad wiek. Takie surowice przeciwwężowe często wymagają przechowywania w chłodziarce i doświadczonych medyków do podawania, co ogranicza ich użyteczność w obszarach wiejskich lub niedostatecznie obsługiwanych, jak zauważa Nature.

Nowe podejście wykorzystuje narzędzie AI o nazwie RFdiffusion, które zostało stworzone przez zespół Davida Bakera na Uniwersytecie Waszyngtońskim. Zainspirowany programami AI generującymi obrazy, takimi jak DALL-E, RFdiffusion potrafi projektować białka zdolne do mocnego wiązania się ze specyficznymi toksynami.

Pracując wspólnie z biochemikiem Susaną Vázquez Torres, zespół skierował swoje działania na trzy typy toksyn występujących w jadzie węży z rodziny elapid, które są znane z powodowania paraliżu, uszkodzeń tkanek i śmierci.

Korzystając z RFdiffusion, naukowcy stworzyli „mini-binderki”, które silnie przyczepiły się do tych toksyn jadowych. Eksperymenty pokazały, że te mini-binderki mogą neutralizować efekty toksyn w hodowanych w laboratorium komórkach.

Podczas testów na żywych zwierzętach, zespół zademonstrował ich skuteczność: myszy, które zostały wstrzyknięte inaczej śmiertelnymi dawkami jadu, przeżyły po leczeniu mini-binderkami przed ekspozycją lub krótko po niej. „To jest prawdopodobnie najfajniejszy eksperymentalny wynik, jaki miałam do tej pory w mojej karierze” – powiedziała Vázquez Torres.

Białka zaprojektowane przez AI mają przewagę nad tradycyjnymi surowicami przeciwwężowymi. Są niezwykle stabilne i mogą eliminować potrzebę chłodzenia, co czyni je idealnymi w odległych miejscach. Ponadto, mogą być produkowane masowo za niską cenę, przy użyciu przemysłowych bakterii.

Jednakże, te białka adresują tylko ułamek skomplikowanego składu jadu węża, co oznacza, że przyszłe surowice przeciwwężowe mogą wymagać połączenia wielu mini-binderów dostosowanych do regionalnych gatunków węży.

Pomimo obiecujących wyników, nadal istnieją wyzwania związane z finansowaniem i rozwojem klinicznym. Choć przedsięwzięcia Baker’a związane z projektowaniem białek na choroby takie jak rak uzyskały znaczne inwestycje, zasoby na pomijane choroby, takie jak ukąszenia węży, są niewielkie.

„Droga naprzód dla czegokolwiek związanego z chorobą zakaźną lub chorobami świata rozwijającego się, takimi jak ukąszenia węży, jest po prostu trudniejsza,” cytują Nature wypowiedź Baker’a. Mimo to, przełomowe badania te sygnalizują transformacyjną zmianę w podejściu do globalnych wyzwań zdrowotnych za pomocą AI.