Πρωτεΐνες που δημιουργούνται με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης (AI) έχουν τη δυνατότητα να αντισταθμίσουν τις θανατηφόρες επιδράσεις των τοξινών που βρίσκονται σε δηλητήρια φιδιών από κροταλίες, άσπρα και άλλα επικίνδυνα φίδια. Αυτές οι πρωτεΐνες που έχουν σχεδιαστεί με AI θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως θεμέλιο για μια νέα γενιά θεραπειών για δαγκώματα φιδιών — μια κατάσταση που προκαλεί περίπου 100, 000 θανάτους ετησίως και εξακολουθεί να θεραπεύεται με τρόπους που θυμίζουν πρακτικές ενός αιώνα πριν. Δημοσιευμένη στο Nature στις 15 Ιανουαρίου, η μελέτη επισημαίνει πώς η μηχανική μάθηση έχει προχωρήσει σημαντικά στον υπολογιστικό σχεδιασμό πρωτεϊνών. Καθήκοντα που κάποτε απαιτούσαν μήνες, χρόνια ή φαινόταν αδύνατο να πραγματοποιηθούν - όπως ο σχεδιασμός μιας πρωτεΐνης για αποτελεσματική μπλοκάρισμα άλλης - μπορούν τώρα να ολοκληρωθούν σε μόλις δευτερόλεπτα. Ερευνητές αξιοποιούν την AI για να συλλάβουν καινοτόμες νέες πρωτεΐνες. "Είναι ανησυχητικό, " σχολιάζει ο Joseph Jardine, ανοσολόγος στο Scripps Research στο La Jolla, Καλιφόρνια. "Έχουμε περάσει από το 'αυτό ήταν αδύνατο' στο να λύνουμε πραγματικά προβλήματα μέσω εργασιών απόδειξης της έννοιας. " Σε πολλές περιοχές, τα δαγκώματα φιδιών είναι κύρια αιτία θανάτου και μακροχρόνιας αναπηρίας. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) στη Γενεύη της Ελβετίας έχει κατατάξει τα δαγκώματα φιδιών σε κορυφαία ανα neglected τροπική ασθένεια, κατατάσσοντάς τα μαζί με άλλες όπως ο δάγκειος πυρετός και η λύσσα. Ωστόσο, οι θεραπείες έχουν δει ελάχιστη καινοτομία τον τελευταίο αιώνα. Οι περισσότερες τρέχουσες επιλογές βασίζονται σε αντισώματα που προκύπτουν από τον ορό αίματος αλόγων και προβάτων που έχουν εμβολιαστεί με δηλητήριο φιδιών.

Αυτές οι αντιτοξίνες διαφέρουν στην ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά τους και πρέπει να χορηγούνται σε εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης από εκπαιδευμένο προσωπικό, γεγονός που περιορίζει την προσβασιμότητά τους, όπως επισημαίνει ο José María Gutiérrez, τοξικολόγος στο Πανεπιστήμιο της Κόστα Ρίκα στο Ινστιτούτο Κλωδομίρο Πικάδο στην Σαν Χοσέ. Όταν ο David Baker, υπολογιστικός βιοφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, παρουσίασε ένα πρωτοποριακό πρόγραμμα σχεδιασμού πρωτεϊνών που ονομάζεται RFdiffusion στα τέλη του 2022, η ανάπτυξη θεραπειών για δαγκώματα φιδιών δεν ήταν στην ατζέντα του. Εμπνευσμένο από εργαλεία AI όπως το DALL-E και το Midjourney, αυτό το πρόγραμμα excelled στη δημιουργία μικρών πρωτεϊνών που συνδέονται ισχυρά με συγκεκριμένες πρωτεΐνες στόχους, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που σχετίζονται με τον καρκίνο και αυτοάνοσες διαταραχές. Η Susana Vázquez Torres, βιοχημικός στο εργαστήριο του Baker, στόχευε να ασχοληθεί με παραμελημένες ασθένειες και αναρωτήθηκε αν το RFdiffusion θα μπορούσε να βελτιώσει τις επιλογές θεραπείας για τα δαγκώματα φιδιών. Το δηλητήριο φιδιών αποτελείται από διάφορες τοξίνες πρωτεϊνών που οδηγούν σε παράλυση και βλάβη ιστών. Η AI έχει προτείνει μια πληθώρα νέων πρωτεϊνών. Αλλά λειτουργεί κάποια από αυτές; Η Vázquez Torres, ο Baker και η ομάδα τους χρησιμοποίησαν το RFdiffusion για να σχεδιάσουν «μίνι-δέτες» που στόχευαν κρίσιμες περιοχές τριών τύπων τοξινών που παράγονται από φίδια ελαπίδων, όπως οι κροταλίες, οι μπάμπες και οι άσπρες.