Umělá inteligence pomáhá výzkumníkům najít nový způsob, jak bojovat s virem opičích neštovic

S pomocí umělé inteligence podnikl mezinárodní tým výzkumníků dosud první velký průlom směrem k novému a účinnějšímu způsobu boje s virem opičích neštovic (MPXV), který způsobuje bolestivé a někdy i smrtelné onemocnění, které může být nebezpečné zejména pro děti, těhotné ženy a lidi s oslabenou imunitou. Reportování v deníku věda, translační medicína, tým zjistil, že když byl myším injikován virový povrchový protein doporučený AI, zvířata produkovala protilátky, které neutralizovaly MPXV, což naznačuje, že průlom by mohl být použit v nové mpox vakcíně nebo protilátkové terapii.

V roce 2022 se mpox začal šířit po celém světě a způsobil chřipkové příznaky a bolestivé vyrážky a léze u více než 150 000 lidí a způsobil téměř 500 úmrtí. Vakcíny vyvinuté pro boj s pravými neštovicemi byly uprostřed epidemie přepracovány, aby pomohly nejzranitelnějším pacientům, ale tato vakcína je komplikovaná a nákladná, protože se vyrábí z celého oslabeného viru.

Na rozdíl od celovirové vakcíny, která je velká a složitá na výrobu, je naší inovací pouze jediný protein, který lze snadno vyrobit.“

Jason McLellan, profesor molekulárních biověd, Texaská univerzita v Austinu a spoluautor studie

Další hlavní autoři studie, Rino Rappuoli a Emanuele Andreano z Fondazione Biotecnopolo di Siena v Itálii, pomohli identifikovat 12 protilátek, které účinně neutralizují MPXV. Pomocí krve pacientů, kteří byli dříve infikováni virem nebo byli proti němu očkováni, vědci identifikovali protilátky, ale nevěděli, na jaké části viru se zaměřují.

To proto, že MPXV má na svém povrchu desítky různých proteinů. Vědci věděli, že alespoň jeden z těchto povrchových proteinů je kritický pro šíření infekce a že by mohl být blokován některými nově identifikovanými protilátkami. Ale které? Potřebovali najít správnou shodu mezi povrchovým proteinem a protilátkou pro jakýkoli nový lék nebo nástroj, který by pomohl semenům zabránit infekci, známé jako antigen.

Vstupte do texaského týmu a AI. McLellan a jeho laboratoř v UT Austin použili model AlphaFold 3 k předpovědi, na který ze zhruba 35 proteinů na povrchu viru se protilátky silně vážou. Model s vysokou jistotou předpověděl, že se některé protilátky navážou na virový povrchový protein nazývaný OPG153, a následná práce výsledek ověřila. To naznačuje, že protein by byl dobrým cílem pro vývoj nových protilátkových terapií k léčbě mpox nebo pro použití ve vakcíně, která by přiměla imunitní systém člověka bojovat s virem.

„Nalezení tohoto cíle bez umělé inteligence by trvalo roky,“ řekl McLellan, vedoucí katedry chemie Roberta A. Welche a jeden z vedoucích Texas Biologics, výzkumné skupiny na UT Austin, která pracuje na vývoji nových léků a dalších lékařských pokroků. „Bylo to opravdu vzrušující, protože o tom nikdo předtím neuvažoval pro vývoj vakcíny nebo protilátek. Nikdy se neprokázalo, že by to byl cíl neutralizační protilátky.“

MPXV úzce souvisí s virem, který způsobuje pravé neštovice, takže tento objev by potenciálně mohl vést k lepším vakcínám nebo terapiím neštovic, které představují vysoké riziko jako bioteroristická zbraň, vzhledem k jejich snadnému přenosu a vysoké úmrtnosti.

Tým nyní pracuje na vývoji verzí vakcinačního antigenu a protilátek, které jsou účinnější v boji s nemocemi a zároveň jsou levnější a snadněji vyrobitelné než stávající verze, které používají oslabenou verzi blízce příbuzného poxviru. Nakonec vědci doufají, že vakcínu otestují antigeny a protilátkové terapie k ochraně proti mpox a neštovicím u lidí. McLellan nazývá přístup použitý v této studii „reverzní vakcinologie“.

„Začali jsme s lidmi, kteří přežili infekci virem opičích neštovic, izolovali jsme protilátky, které přirozeně produkovali, a zpětně jsme našli, která část viru fungovala jako antigen pro tyto protilátky. Pak jsme vytvořili antigen, abychom vyvolali podobné protilátky u myší,“ řekl McLellan.

UT Austin podal patentovou přihlášku na použití OPG153 (a jeho derivátů) jako vakcinačního antigenu. Fondazione Biotecnopolo di Siena podala patentovou přihlášku na protilátky, které cílí na OPG153.

Dalšími spoluautory UT Austin jsou Emily Rundlet, Ling Zhou a Connor Mullins.

Tato práce byla částečně financována Welch Foundation.