Ένα πεπτίδιο (μικρό τμήμα πρωτεΐνης) που ονομάστηκε mammuthusin (μαμουθουσίνη), ταυτοποιήθηκε στον γενετικό κώδικα του Mammuthus primigenius, ενός είδους μαμούθ που περιπλανήθηκε τελευταία φορά στη Γη πριν από περίπου 4.000 χρόνια. Ερευνητές στο πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια ανακάλυψαν το πεπτίδιο σε μια βάση δεδομένων αλληλούχησης DNA του Εθνικού Κέντρου Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών που ελήφθησαν από απολιθώματα εξαφανισμένων ζώων.
«Σε πειράματα, η mammuthusin (μαμουθουσίνη) εξάλειψε υπερβακτήρια που είναι ανθεκτικά στα σημερινά αντιβιοτικά και προκαλούν λοιμώξεις που είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν», λέει στη The Wall Street Journal ο καθηγητής César de la Fuente, βιοϊατρικός μηχανικός στο πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια που βοήθησε στην ανακάλυψη του μορίου. Στην πραγματικότητα, το πεπτίδιο του μαμούθ εξάλειψε αποτελεσματικά έναν τύπο βακτηρίου που ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας έχει χαρακτηρίσει κρίσιμο παθογόνο λόγω της αντοχής του σε πολλά κοινά αντιβιοτικά.
Σύμφωνα με τον καθηγητή, η μαμουθουσίνη ήταν εξίσου ισχυρή με την πολυμυξίνη Β, ένα αντιβιοτικό που χρησιμοποιείται συχνά ως έσχατη λύση για σοβαρές λοιμώξεις, σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.
Ο Ντε λα Φουέντε είναι μέλος μιας ομάδας επιστημόνων που εξερευνούν, για να βρουν νέα αντιβιοτικά, αρχαία και απίθανα μέρη, από γενετικά υπολείμματα Νεάντερταλ και εξαφανισμένων ζώων μέχρι απλή βρωμιά σε αυλές.
Οι λοιμώξεις που προκαλούνται από υπερμικρόβια σκοτώνουν ετησίως πάνω από πέντε εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως, και αυτός ο αριθμός αυξάνεται. Τα αντιβιοτικά χάνουν ολοένα και περισσότερο την αποτελεσματικότητά τους, απέναντι και σε κοινές λοιμώξεις και χωρίς νέα φάρμακα, η αντοχή στα αντιβιοτικά θα μπορούσε να σκοτώσει περίπου 39 εκατομμύρια ανθρώπους έως το 2050, σύμφωνα με πρόβλεψη μιας περσινής μελέτης.
Οι επιστήμονες συμφωνούν στο ότι χρειάζονται νέες ερευνητικές προσεγγίσεις σε μια βιομηχανία που έχει ήδη αργήσει να παραγάγει νέα φάρμακα και που σκοντάφτει στη βακτηριακή αντοχή.
Ο Ντε λα Φουέντε βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη για να βοηθήσει στον τερματισμό αυτής της άγονης περιόδου. Αυτός και οι συνεργάτες του έχουν επινοήσει αλγόριθμους βαθιάς μάθησης για να σαρώσουν τεράστιες γενετικές βάσεις δεδομένων και να βρουν πεπτίδια, ή θραύσματα πρωτεϊνών με αντιβακτηριακές ιδιότητες. Έχουν χρησιμοποιήσει αυτήν τη μέθοδο για να αναλύσουν δηλητήρια ζώων, το ανθρώπινο μικροβίωμα και τα Αρχαία, μια ανεξερεύνητη ομάδα μικροοργανισμών. Έχουν επίσης διαβάσει τους γενετικούς κώδικες απολιθωμάτων ζώων και ανθρώπων που έχουν εξαφανιστεί εδώ και καιρό, συμπεριλαμβανομένων των Νεάντερταλ και των Ντενίσοβαν.
Τα περισσότερα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι μικρά μόρια που προέρχονται κυρίως από βακτήρια και μύκητες, και που μπορούν συνήθως να διαπεράσουν εύκολα τις κυτταρικές μεμβράνες. Τα πεπτίδια, που αποτελούνται από μικρές αλυσίδες αμινοξέων είναι μεγαλύτερα και πιο πολύπλοκα, τείνουν να είναι πιο ασταθή στο σώμα και δεν μπορούν εύκολα να μετατραπούν σε χάπια.
Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια έχουν σημειωθεί πρόοδοι στη βελτίωση της απορρόφησης από τον οργανισμό των πεπτιδικών φαρμάκων, στα οποία περιλαμβάνονται ορισμένα ενδοφλέβια αντιβιοτικά, οι αγωνιστές GLP-1 και η ινσουλίνη. Τα πεπτίδια με αντιβακτηριακή δράση είναι επίσης άφθονα στη φύση , καθώς αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος των περισσότερων οργανισμών.
Ήδη ο de la Fuente ξεκίνησε μια startup τον περασμένο Ιανουάριο για να διερευνήσει περαιτέρω το αντιβιοτικό δυναμικό της μαμουθουσίνης και άλλων πεπτιδίων. Όπως περιγράφει ο ίδιος, όταν οι αλγόριθμοί του εντοπίζουν ένα νέο πεπτίδιο με αντιβιοτικό δυναμικό, μαζί με την ομάδα του χρησιμοποιούν ρομπότ για να παρασκευάσουν την ένωση στο εργαστήριό τους και στη συνέχεια τη δοκιμάζουν σε ποντίκια με βακτηριακή μόλυνση. Μέχρι στιγμής, μερικές εκατοντάδες πεπτίδια που έχουν παρασκευαστεί στο εργαστήριο του de la Fuente έχουν θεραπεύσει με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα άρρωστα ποντίκια.
Η μελέτη με εξαφανισμένα είδη «επεκτείνει τον χημικό χώρο που θα μπορούσαμε να εξερευνήσουμε», λέει ο James Collins, βιοϊατρικός μηχανικός στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης. «Πρόκειται για μόρια που εξελίχθηκαν σε διαφορετική εποχή και σε διαφορετικό περιβάλλον».
Το εργαστήριο του Collins έχει κατασκευάσει τους δικούς του αλγόριθμους για την αναζήτηση πιθανών αντιβακτηριδιακών ενώσεων μέσα σε βάσεις δεδομένων, ενώ πειραματίζεται επίσης με τη χρήση παραγωγικής τεχνητής νοημοσύνης για τον σχεδιασμό εντελώς νέων μορίων που θα μπορούσαν να σκοτώσουν βακτήρια. Ο Collins και οι συνάδελφοί του ανέφεραν σε μια εργασία του 2024 ότι είχαν εντοπίσει μοναδικά σε δομή αντιβιοτικά μετά από ανάλυση περισσότερων από 12 εκατομμυρίων χημικών ενώσεων.
Οι σύγχρονες επιστημονικές τεχνικές θα μπορούσαν να αποκαλύψουν νέες ευκαιρίες σε παλιά εδάφη, συμπληρώνει ο Gerry Wright, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο McMaster στον Καναδά. Οι ερευνητές στο εργαστήριό του χρησιμοποιώντας αλληλούχηση γονιδιώματος και χρωματογραφία, μια τεχνική για τον διαχωρισμό μιγμάτων, μπόρεσαν να αναλύσουν γνωστά μικρόβια και να διακρίνουν λιγότερο ορατά αντιβακτηριακά μόρια που προηγουμένως δεν είχαν εντοπιστεί.
Μια ερευνήτρια στο εργαστήριο του Wright πήρε χώμα από μια αυλή στο Οντάριο και το φύλαξε σε ένα τρυβλίο Petri κάτω από τον πάγκο της για έναν ολόκληρο χρόνο. Αντί να προσθέτει θρεπτικά συστατικά στο τρυβλίο και να ελέγχει για οργανισμούς που αναπτύσσονταν γρήγορα - κάτι που είναι τυπικό στο κυνήγι αντιβιοτικών - τους άφησε να λιμοκτονήσουν και περίμενε μήπως εμφανιστούν οργανισμοί που είναι πιο σπάνιοι.
Ένα από αυτά τα είδη βραδείας ανάπτυξης διαπιστώθηκε ότι παράγει ένα κοινό αντιβιοτικό, αλλά μια πιο λεπτομερής ανάλυση έδειξε ότι παράγει επίσης ένα προηγουμένως άγνωστο αντιβακτηριακό πεπτίδιο. Αυτό το πεπτίδιο, το οποίο θεωρήθηκε ένα δομικά καινούργιο αντιβιοτικό, εξάλειψε σε ποντίκια, ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια, σύμφωνα με μια πρόσφατη δημοσίευση στο Nature.
*Το άρθρο πρωτοεμφανίστηκε στη The Wall Street Journal
