Гонорея, бактериальная инфекция, передающаяся половым путем, от которой ежегодно страдают более 80 миллионов человек во всем мире, приобрела устойчивость практически ко всем известным антибиотикам. Это, как известно, затрудняет лечение, но если не лечить инфекцию, она может привести к серьезным или даже смертельным осложнениям. Это также увеличивает риск заражения ВИЧ.

Новое исследование предполагает, что искусственный интеллект (ИИ) может помочь идентифицировать ключевые ингредиенты вакцины. В журнале mBio международное сотрудничество академических и коммерческих исследователей сообщило об идентификации двух многообещающих антигенов в качестве кандидатов для вакцины против гонореи. Исследователи использовали модель искусственного интеллекта под названием Efficacy Discriminative Educated Network (EDEN), чтобы идентифицировать защитные белки.

Они также использовали EDEN для получения оценок, которые точно предсказывали, насколько хорошо комбинации антигенов уменьшат патогенные бактериальные популяции Neisseria gonorrhoeae, микроба, вызывающего гонорею.

«Насколько нам известно, эта корреляция ранее не была продемонстрирована», — сказал исследователь инфекционных заболеваний Санджай Рам, доктор медицинских наук из Медицинской школы Чана Массачусетского университета в Вустере. Рам, Сунита Гулати, доктор наук, и их коллеги протестировали антигены, идентифицированные EDEN, на лабораторных и животных моделях.

Работа началась в 2008 году, когда Андреас Холм Маттссон из Дании изучил опубликованную литературу, чтобы собрать большой набор данных о защитных поверхностных белках различных патогенных бактерий. В том же году Мэттссон основал Evaxion, стартап в области иммунологии искусственного интеллекта, и хотел разработать систему на основе искусственного интеллекта, которая могла бы идентифицировать мишени вакцин в инфекционных микробах.

Для нового исследования Мэттссон и его коллеги применили эту новую модель искусственного интеллекта к протеомам 10 клинически значимых штаммов Neisseria gonorrhoeae, чтобы предсказать набор бактериальных белков, которые в вакцине могли бы помочь научить иммунную систему организма распознавать и отражать вирус. от бактерий.

«EDEN использует такую ​​функцию, как распознавание лиц, чтобы понять разницу между белками», — сказал Мэттссон.

Составив список, они отправили его Раму и Гулати в Массачусетс. «Мы протестировали и подтвердили всех их кандидатов на моделях мышей», — сказал Рам. Группа сначала протестировала комбинации двух или трех антигенов на мышах. Этот анализ выявил в качестве многообещающих кандидатов два белка, участвующих в делении клеток , ни один из которых ранее не был обнаружен на поверхности клетки.

В лабораторных экспериментах образцы крови, взятые у мышей, иммунизированных этими двумя белками, убивали бактерии из нескольких штаммов гонореи in vitro. Эти выводы совпали с прогнозами EDEN. В дополнительных экспериментах иммунизированных мышей заражали N. gonorrhoeae, и вакцина снижала бактериальную нагрузку.

«Это действительно было сюрпризом», сказал Рам. «Никто не мог предсказать, что эти два белка, которые, как считалось, не подвергаются воздействию на поверхность, будут работать в вакцинах, и другие исследователи отнеслись к этому со скептицизмом».

Учитывая эффективность отдельных тестов, команда Evaxion затем объединила белки в один химерный белок , который вызвал иммунный ответ , который аналогичным образом показал эффективность на лабораторных и животных моделях.

Рам отметил, что расследование также выявило механизм, имеющий решающее значение для устранения инфекции N. gonorrhoeae с помощью этой вакцины-кандидата. Существуют ли такие механизмы бактериального клиренса у людей, еще предстоит изучить.

В настоящее время исследователи используют EDEN для поиска белков-кандидатов в вакцинах у других патогенных микробов, включая несколько бактерий, для которых EDEN предсказал высокую эффективность на мышиных моделях.

Они также думают о том, как выйти за рамки доклинических исследований и посмотреть, обладают ли те же самые белки защитным действием в человеческом организме. Недавно они заключили партнерское соглашение с южноафриканской биотехнологической компанией для разработки экспериментальной мРНК-вакцины на основе антигенов.