С помощью искусственного интеллекта международная группа исследователей впервые добилась значительного прогресса в разработке нового и более эффективного способа борьбы с вирусом оспы обезьян (MPXV), вызывающим болезненное и иногда смертельное заболевание, которое может быть особенно опасно для детей, беременных женщин и людей с ослабленным иммунитетом.

В статье, опубликованной в журнале Science Translational Medicine, команда исследователей обнаружила, что при инъекции мышам вирусного поверхностного белка, рекомендованного AI, животные вырабатывали антитела, нейтрализующие MPXV, что позволяет предположить, что это открытие может быть использовано в новой вакцине против оспы или в терапии антителами.

В 2022 году оспа начала распространяться по всему миру, вызывая гриппоподобные симптомы, болезненные высыпания и поражения кожи у более чем 150 000 человек и приведя к почти 500 смертельным исходам. Вакцины, разработанные для борьбы с оспой, были перепрофилированы в период вспышки для помощи наиболее уязвимым пациентам, но эта вакцина сложна и дорога из-за необходимости ее производства из целого ослабленного вируса.

«В отличие от цельновирусной вакцины, производство которой требует больших объемов и больших объемов, наша инновация представляет собой всего лишь один белок, который легко изготовить», — сказал Джейсон Маклеллан, профессор молекулярной биологии в Техасском университете в Остине и соавтор исследования.

Другие ведущие авторы исследования, Рино Раппуоли и Эмануэле Андреано из итальянского Фонда биотехнологий Сиены, помогли идентифицировать 12 антител , эффективно нейтрализующих вирус оспы овец (MPXV). Используя кровь пациентов, ранее инфицированных этим вирусом или вакцинированных против него, исследователи идентифицировали антитела, но не знали, на какие части вируса они нацелены.

Идентификация нужного вирусного белка

Это потому, что вирус MPXV имеет на своей поверхности десятки различных белков. Ученые знали, что по крайней мере один из этих поверхностных белков имеет решающее значение для распространения инфекции и что его можно блокировать некоторыми из недавно обнаруженных антител. Но какими именно?

Им нужно было найти подходящее сочетание поверхностного белка (антигена) и антитела для любого нового лекарства или средства, которое помогло бы предотвратить заражение.

В дело вступила команда из Техаса и искусственный интеллект. Маклеллан и его лаборатория в Техасском университете в Остине использовали модель AlphaFold 3 для прогнозирования того, к каким из примерно 35 белков на поверхности вируса антитела будут прочно связываться. Модель с высокой степенью достоверности предсказала, что некоторые антитела будут связываться с вирусным поверхностным белком под названием OPG153, и последующие исследования подтвердили этот результат.

Это позволяет предположить, что данный белок может стать хорошей мишенью для разработки новых методов лечения оспы или для использования в вакцине, стимулирующей иммунную систему человека к борьбе с вирусом.

«Без искусственного интеллекта на поиск этой цели ушли бы годы», — сказал Маклеллан, заведующий кафедрой химии имени Роберта А. Уэлча и один из руководителей Texas Biologics, исследовательской группы в Техасском университете в Остине, работающей над разработкой новых лекарств и других медицинских достижений.

«Это было действительно захватывающе, потому что никто раньше не рассматривал это в качестве мишени для разработки вакцин или антител. Никогда ранее не было показано, что это вещество может быть мишенью для нейтрализующих антител».

Последствия для вакцин и будущих исследований

Вирус MPXV тесно связан с вирусом, вызывающим оспу, поэтому это открытие потенциально может привести к созданию более эффективных вакцин или методов лечения оспы, которая представляет собой высокий риск в качестве оружия биотерроризма , учитывая ее легкую передачу и высокую смертность.

В настоящее время команда работает над разработкой вариантов вакцинного антигена и антител, которые были бы более эффективны в борьбе с болезнью, при этом дешевле и проще в производстве, чем существующие версии, использующие ослабленную версию близкородственного поксвируса. В конечном итоге исследователи надеются протестировать вакцинные антигены и антитела для защиты от оспы и натуральной оспы у людей. Маклеллан называет подход, используемый в этом исследовании, «обратной вакцинологией».

«Мы начали с людей, переживших заражение вирусом оспы обезьян, выделили антитела, которые они вырабатывали естественным путем, и, двигаясь в обратном направлении, определили, какая часть вируса выступает в качестве антигена для этих антител. Затем мы модифицировали антиген, чтобы он вызывал образование аналогичных антител у мышей», — сказал Маклеллан.

Техасский университет в Остине подал заявку на патент на использование OPG153 (и его производных) в качестве вакцинного антигена. Фонд биотехнологий Сиены подал заявку на патент на антитела, нацеленные на OPG153.