Prioni su neugodni, čudni i obično zastrašujući zarazni agensi koji uzrokuju prilično strašne bolesti. No mogu li nam pružiti novo oruđe u borbi protiv rezistencije na antibiotike? Uz pomoć umjetne inteligencije stručnjaci su identificirali stotine peptida skrivenih u strukturi priona, a čini se da imaju snažna antimikrobna svojstva.
Prioni su oštećeni, pogrešno savijeni proteini koji i normalne proteine prisiljavaju na nenormalno savijanje. Zamislimo ih kao loše jabuke u košari koje truju i susjedno voće dok se cijela košara ne uništi. Kod životinja taj proces omogućuje prionima da djeluju kao zarazni uzročnici, iako nisu živi i ne sadrže genetski materijal poput bakterija ili virusa, a mogu dovesti do smrtonosnih neurodegenerativnih bolesti.
U većini slučajeva pogrešno savijanje proteina nastaje spontano, iako se možemo zaraziti i bliskim kontaktom s materijalom koji sadrži prione, primjerice konzumacijom tkiva zaraženih životinja. Dobra je vijest da se sve to događa iznimno rijetko. Loša je vijest da prioni nisu živa bića, pa se ne mogu uništiti ni inaktivirati uobičajenim tehnikama sterilizacije, kao što su kuhanje ili autoklaviranje. To znači da su prionske bolesti, poput Creutzfeldt-Jakobove bolesti, praktički neizlječive.
Upravo zato ne bismo ni pomislili da mogu ponuditi priliku za potragu za novim lijekovima. No prioni su u osnovi proteini, a proteini se sastoje od aminokiselina koje se povezuju u kratke lance, takozvane peptide, a neki peptidi u izoliranom stanju mogu imati antimikrobna svojstva. Problem je golem broj peptida koji sudjeluju te izazov pretraživanja više milijuna takvih fragmenata. Srećom, umjetna inteligencija upravo je u takvim zadacima vrlo dobra, i puno strpljivija od čovjeka.
U novom istraživanju stručnjaci su sustavom strojnog učenja APEX analizirali 19,3 milijuna kratkih peptidnih fragmenata podrijetlom iz 2897 priona i proteina sličnih prionima, koji potječu od ljudi, miševa, krava, krtičastih štakora i mnogih drugih životinja. U tom su uzorku identificirali 1179 mogućih antimikrobnih peptida, koje su istraživači nazvali "prionini".
"Ovaj rad mijenja ono što mislimo o tome gdje se mogu skrivati antibiotici", izjavio je César de la Fuente, istraživač sa Sveučilišta Pennsylvania i vodeći autor studije koja izvještava o rezultatima. "Prione se dosad proučavalo gotovo isključivo iz perspektive bolesti, no umjetna inteligencija omogućila nam je da postavimo druga pitanja: kodiraju li ti proteini i korisne molekularne fragmente? Čini se da je odgovor da."
Tim je odabrao 75 najobećavajućih peptida i testirao kako se ponašaju prema 11 različitih bakterija, uključujući sojeve otporne na lijekove. Barem 59 njih inhibiralo je barem jedan bakterijski patogen, a 42 su pokazala snažan učinak i pri niskoj koncentraciji. Utvrdili su da prionini to postižu narušavanjem membrana bakterija, slično kao što djeluju tradicionalna antimikrobna sredstva.
"Pretraga uz pomoć umjetne inteligencije dala nam je kratak popis kandidata, ali bit je da su mnoge od tih molekula djelovale u laboratoriju, a dvije su pokazale učinak i u modelu infekcije na životinjama. To ovu platformu čini doista korisnom", dodao je Marcelo D. T. Torres, koautor studije.
Prioni su možda samo početak novog puta koji je otvorila umjetna inteligencija. Prema mišljenju tima, slični "šifrirani peptidi" mogu se skrivati posvuda, od ljudskih proteina i izumrlih organizama do mikrobioma i otrova. Sada se otvara mogućnost da se sve to pretraži nevjerojatnom brzinom.
"Dugo je istraživanje lijekova bilo ograničeno ne samo time što možemo testirati, nego i time gdje tražimo rješenje", kaže de la Fuente. "Umjetna inteligencija to mijenja. Daje nam mogućnost da pretražimo skrivene slojeve biologije i ispitamo mogu li molekule povezane s jednom pričom, u ovom slučaju s bolešću, nositi i drugu priču s terapijskim potencijalom."
