ИИ помог создать прорывные антибиотики против двух самых опасных инфекций

По оценкам, лекарственно-устойчивые инфекции ежегодно приводят к 5 млн смертей во всём мире. Традиционные методы разработки антибиотиков за последние десятилетия в основном предлагали лишь модификации уже известных препаратов, что не способствовало появлению принципиально новых механизмов действия.

В ходе проекта Массачусетского технологического института «Антибиотики-ИИ» исследователи уже использовали искусственный интеллект для скрининга огромных библиотек существующих химических соединений, что позволило выявить несколько перспективных кандидатов, включая галицин и абауцин.

Теперь же они решили создать гипотетические молекулы, которых нет в природе. Для этого использовалось два подхода: в первом ИИ-алгоритмам поручалось разработать молекулы на основе определенного химического фрагмента с антимикробной активностью, а во втором ИИ свободно генерировал молекулы, без необходимости включать конкретный фрагмент.

Исследователи проанализировали 45 млн химических фрагментов с помощью обученных моделей машинного обучения, чтобы найти соединения, способные действовать против бактерии N. gonorrhoeae, вызывающей гонорею. После исключения токсичных и схожих с известными антибиотиками вариантов остался миллион кандидатов, среди которых выделили перспективный фрагмент F1. С помощью двух ИИ-алгоритмов ученые получили 7 млн производных F1, отобрали 1000 наиболее активных и синтезировали два соединения.

Одно из них, NG1, продемонстрировало высокую эффективность против устойчивых штаммов бактерий как в лабораторных условиях, так и в экспериментах на мышах. Дальнейшие исследования показали, что NG1 воздействует на ранее неизученную мишень — белок LptA, необходимый для формирования бактериальной мембраны.

Во втором раунде исследований ИИ свободно проектировал молекулы против грамположительных бактерий, в частности, золотистого стафилококка (S. aureus). Алгоритмы сгенерировали более 29 млн соединений, которые затем прошли фильтрацию по тем же критериям, что и для N. gonorrhoeae. Список сократился до 90 кандидатов, из которых удалось синтезировать и протестировать 22 молекулы. Шесть из них показали сильную антибактериальную активность против полирезистентного золотистого стафилококка.

Наиболее перспективный кандидат, DN1, смог излечить кожную инфекцию, вызванную метициллин-резистентным золотистым стафилококком, у мышей, действуя через взаимодействие с клеточными мембранами бактерий, но с более широким спектром эффектов, чем NG1.

Некоммерческая организация Phare Bio, участвующая в проекте, занимается дальнейшей модификацией NG1 и DN1 для доклинических испытаний, чтобы подготовить их к возможному применению в медицинских учреждениях.

Используемые методы позволят исследовать потенциал ИИ для разработки препаратов против других опасных бактерий, таких как возбудитель туберкулёза Mycobacterium tuberculosis и Pseudomonas aeruginosa — синегнойная палочка, вызывающая тяжёлые внутрибольничные инфекции, включая пневмонии и сепсис.

#медицина #ИИ

💥 Science

Рыбаки сняли на видео мурмурацию птиц в Ханты-Мансийском Автономном Округе

#красивое

💥 Science

Нейроны удовольствия человека пересадили мышам

Китайские ученые разработали метод превращения человеческих стволовых клеток в вырабатывающие дофамин нейроны и пересадили их мышам, что помогло снизить депрессивное поведение и усилить чувство удовольствия.

В описанных в журнале Cell Stem Cell экспериментах выращенные в лаборатории нейроноподобные клетки были пересажены мышам с моделью депрессии. Они способствовали уменьшению таких симптомов, как тревожность и апатия, одновременно усиливая ощущение радости. Это достижение потенциально может быть использовано для лечения нейропсихиатрических расстройств путем прямого воздействия на участки мозга, участвующие в регуляции настроения, и их восстановления.

«Данное исследование предоставляет доказательства концепции, подтверждающей возможность использования клеточной терапии для лечения психических расстройств путем целенаправленного восстановления дисфункциональных нейронных цепей», — говорится в статье.

Большое депрессивное расстройство входит в число основных причин глобальной заболеваемости, затрагивая сотни миллионов людей по всему миру. Некоторые пациенты страдают устойчивой к лечению депрессией, которая сопровождается такими симптомами, как ангедония — неспособность испытывать удовольствие от ранее приятных занятий. Ангедония может сохраняться даже после ослабления других симптомов депрессии.

Дофаминергические нейроны — это особый тип клеток, которые производят и выделяют дофамин, нейротрансмиттер, участвующий в мотивации, системе вознаграждения и движении. У пациентов с депрессией и ангедонией может наблюдаться снижение активности дофамина.

В среднем мозге есть три основных подтипа дофаминергических нейронов: A8, A9 и A10. Последние играют ключевую роль в поведении, связанном с вознаграждением и мотивацией. Дисфункция системы нейронов A10 связана с психическими расстройствами, включая депрессию, шизофрению и наркотическую зависимость, что делает их целевыми клетками для лечения этих заболеваний.

Человеческие плюрипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться во все типы клеток, уже использовались для создания дофаминергических нейронов, включая A9, однако, как отмечается в исследовании, эффективное создание нейронов A10 ранее оставалось «недостижимым».

Ученые Университета Китайской академии наук в сотрудничестве с Фуданьским университетом и компанией по клеточной терапии UniXell Biotechnology разработали метод создания клеток, подобных A10, путем воздействия на человеческие стволовые клетки особой смесью химических веществ на определенном этапе дифференциации.

Полученные сконструированные нейроны демонстрировали те же молекулярные и электрические свойства, что и естественные нейроны A10. Когда их пересадили мышам с искусственно спровоцированной хроническим стрессом депрессией, страдавших от апатии и потери удовольствия, это привело к явному улучшению, подобному тому, что оказывают антидепрессанты.

Среди эффектов — ослабление ангедонии и поведенческого отчаяния — состояния, при котором животные перестают пытаться избежать стрессовых ситуаций, таких как угроза утопления, и становятся неподвижными.

Эксперименты показали, что пересаженные нейроны успешно интегрировались в нейронные цепи, включая получение сигналов от окружающих нейронов, «демонстрируя свой потенциал для восстановления связанных с дофамином путей».

Главное преимущество такого лечения — его узконаправленное действие по сравнению с традиционной фармакологией, которая дает множество побочных эффектов.

«Это исследование предоставляет убедительные доказательства концепции [терапии на основе нейронов A10] для клинического лечения большой депрессии и расширяет потенциальные возможности клеточной терапии для психических расстройств», — заключили авторы.

#медицина

💥 Science

«Биоэтик» Мэтью Ляо считает, что будущее экологического активизма — в перепрограммировании организма на ненависть к мясу

Ученый, связанный с Всемирным экономическим форумом, хочет генетически или биомедицинскими методами вызвать у людей аллергию на мясо ради сокращения выбросов от животноводства.

#экошиза

💥 Science

10 в степени 100 наглядно

#математика #интересное

💥 Science

Рыси умеют летать. Если это нужно для охоты. Например, добыча летающая

#биология

💥 Science

Застывшие во времени: богомол возрастом 30 миллионов лет!

Этот богомол прекрасно сохранился в безупречном куске доминиканского янтаря из олигоценового периода, возраст которого насчитывает 23–33,9 миллионов лет. Сам янтарь из вымершего дерева Hymenaea protera, доисторического бобового дерева. Большая часть янтаря Центральной и Южной Америке добывается из его смолы.

Янтарь из Доминиканской Республики известен как доминиканская смола и отличается своей прозрачностью.

#палеонтология #фото_дня

💥 Science

Солнечный протуберанец, парящий над поверхностью нашего светила 10 августа 2025 года 🔥

#космос #астрономия

💥 Science

В Новой Зеландии есть специальная школа, где собак обучают управлять автомобилем.

Доброе утро!

💥 Science

В Китае врачи сотворили чудо: спасли почти обезглавленного мужчину

Пострадавший получил тяжелейшие травмы: его шейные позвонки были разорваны, критические артерии повреждены, а шея держалась только на мягких тканях. У него сразу наступили паралич и остановка сердца. Выжить удалось лишь потому, что спинной мозг, несмотря на серьезные повреждения, остался целым.

«Мы просмотрели много литературы в стране и за рубежом, но никогда не сталкивались со случаем такого тяжелого разделения шейных позвонков, не говоря уже о том, что кто-то выжил после лечения», — рассказал Чэнь Хуацзян, директор отделения хирургии шейного отдела больницы Чанчжэн, где проводилась операция.

Состояние пациента было критическим. Обе позвоночные артерии, снабжающие мозг кровью, оказались повреждены: одна разорвалась и была перекрыта костными обломками и тромбом, другая растянулась и едва поддерживала кровоток. Давление стремительно падало, и врачи вынуждены были использовать сильные препараты, чтобы удерживать кровообращение.

Сложность ситуации заключалась в том, что стандартные обследования перед операцией провести было невозможно: малейшее движение могло вызвать падение давления и смерть. Хирурги действовали почти вслепую, заранее готовясь к наихудшим сценариям — вплоть до массивной кровопотери (до 2 литров за секунды) или остановки кровообращения.

Еще одной угрозой была инфекция: кожа на задней поверхности шеи была разорвана, и любое дополнительное вскрытие раны могло привести к попаданию бактерий в спинномозговую жидкость и смертельному воспалению мозга.

Несмотря на это, врачи провели трехчасовую операцию. Команда из хирургов-ортопедов, специалистов по реанимации и анестезиологов удалила тромб, восстановила поврежденные шейные позвонки и зафиксировала их двумя металлическими пластинами. По словам врачей, это был первый задокументированный случай применения подобной техники при настолько тяжелом повреждении.

«Хотя кажется, что мы просто двигали кости, окружающие кровеносные сосуды и нервы также тянулись, когда мы оперировали. Мы должны были избегать вторичных травм, стремясь к высокому уровню успеха», — объяснил Чэнь.

После операции пациент пришел в сознание и его состояние стабилизировалось. Сейчас он может сидеть с поддержкой и двигать руками и плечами, однако впереди его ждет долгий и сложный путь восстановления. Риск осложнений и повторных проблем остается высоким.

Специалисты отмечают, что выживание пациента стало возможным только благодаря четкой работе междисциплинарной команды врачей, которые действовали в условиях максимальной неопределенности.

«Этот успех подчеркивает важность сотрудничества между хирургами-ортопедами, специалистами по критической помощи и анестезиологами при столкновении с беспрецедентными медицинскими проблемами», — заключил Чэнь.

#медицина

💥 Science

Круглый червь волосатик заставляет богомола идти к воде, чтобы покинуть его и в водоеме отложить яйца.

Богомол может выжить после этого, если не утонет или его не съедят.

#биология

💥 Science

Ученые из Университета Флориды разработали мРНК-вакцину, которая активирует иммунную систему, заставляя её реагировать на раковые клетки так же, как на вирус

В отличие от традиционных противораковых вакцин, нацеленных на конкретные опухолевые белки, новая мРНК-вакцина работает иначе: она «обманывает» иммунную систему, заставляя ее реагировать на рак так же, как на вирус. Вакцина стимулирует экспрессию белка PD-L1 в опухолях, делая их более восприимчивыми к лечению.

Исследование показало, что совместное применение вакцины и ингибиторов контрольных точек (распространенные противораковые препараты), вызывало сильную противоопухолевую реакцию у мышей. В некоторых случаях опухоли полностью исчезали, что свидетельствует о высокой эффективности подхода.

Старший автор исследования, детский онколог Элиас Сэйур, отметил, что открытие может стать альтернативой хирургии, химио- и лучевой терапии для различных типов опухолей, особенно устойчивых к традиционным методам лечения. «Даже вакцина, не специфичная для конкретной опухоли, может вызывать сильные противоопухолевые эффекты», — подчеркнул он.

До этого противораковые вакцины делились на два типа: либо нацеливались на общие опухолевые мишени, встречающиеся у многих пациентов, либо разрабатывались индивидуально для конкретной опухоли каждого человека. Новая работа открывает третью стратегию: использование вакцины, которая активирует мощный иммунный ответ. Этот подход может быть универсальным для разных типов рака.

мРНК (информационная РНК) присутствует в каждой клетке, включая опухолевые, и служит основой для синтеза белков. Ранее лаборатория успешно использовала персонализированные мРНК-вакцины, созданные на основе опухолевых клеток конкретного пациента, для борьбы с глиобластомой. Вакцина быстро вызывала иммунный ответ и подавляла рост опухоли. Последняя разработка адаптирует технологию для создания «обобщенной» вакцины, способной активизировать иммунитет против различных видов рака, включая меланому, рак костей, кожи и головного мозга.

Команда продолжает оптимизировать формулу вакцины и готовится к клиническим испытаниям на людях. Результаты исследования открывают путь к универсальной противораковой вакцине, способной усиливать иммунный ответ и работать в тандеме с существующими препаратами, а в некоторых случаях — самостоятельно уничтожать опухоли.

#медицина #онкология

💥 Science

Электричество вместо лазера: создана безоперационная технология коррекции зрения

Роговица — это прозрачная куполообразная структура глаза, отвечающая за преломление света и фокусировку изображения на сетчатке. Если роговица деформирована, она не может правильно фокусировать свет, что приводит к размытому изображению. При LASIK хирург удаляет участки ткани лазером, чтобы изменить кривизну роговицы. Процедура, хотя и считается безопасной, все еще нарушает структурную целостность глаза и может вызывать побочные эффекты.

Новая технология, известная как электромеханическое преобразование (EMR), работает иначе. Форма многих коллагенсодержащих тканей, включая роговицу, поддерживается за счёт взаимодействия противоположно заряженных молекул. Поскольку эти ткани содержат много воды, подача электрического потенциала снижает их pH, что ослабляет внутренние жесткие связи и делает структуру пластичной. После восстановления нормального pH ткань закрепляется в новой форме. Ранее этот метод применяли для изменения формы хрящей ушей кроликов, а также для коррекции рубцов и кожи у свиней.

Для роговицы же были созданы платиновые «контактные линзы», которые одновременно служат шаблоном формы и электродом. Размещенные на глазу в солевом растворе, имитирующем слёзы, они создают небольшой электрический потенциал, который временно делает роговицу пластичной за счёт изменения её pH. Затем нормальный pH восстанавливается, а ткань принимает нужную форму.

Процедура занимает около минуты — примерно столько же, сколько LASIK, но без разрезов, с меньшим количеством этапов и более простым оборудованием.
Испытания показали, что метод корректирует близорукость у кроликов: 10 из 12 глазных яблок, обработанных для имитации миопии, изменили форму роговицы и улучшили фокусировку света. Также была продемонстрирована возможность устранения помутнений роговицы, которые сегодня лечатся только трансплантацией.

Исследователи подчеркивают, что это только начальная стадия экспериментов. Следующий этап включает тесты на живых животных, изучение дальнозоркости и астигматизма, а также оценку долговременной безопасности процедуры.

Ученые представят результаты на осеннем съезде Американского химического общества (ACS) в августе 2025 года. Они отмечают, что метод может стать более доступной и обратимой альтернативой LASIK и другим лазерным операциям.

#медицина #технологии

💥 Science

Nachi Goats (что в переводе означает «танцующие козы») — порода коз, встречающаяся в Пакистане. Их походка выглядит так, будто они танцуют.

Походка — естественная черта породы, генетически обусловленная.

Анатомически у них менее устойчивые соединения плеч и предплечий, из-за чего их шаги и движения отличаются от других пород. Это не дефект; местные фермеры не считают это больным состоянием, а воспринимают как генетически закрепленную и привлекательную особенность.

На выставках коз в Пакистане Nachi — единственная порода, для которой существует отдельный конкурс за «лучшую походку».

#биология

💥 Science

В 2021 году в International Journal of Psychophysiology ученые опубликовали разбор единственного клинического случая человека, который мог по команде сужать и расширять зрачки без очевидных «косвенных трюков».

Авторы проверили ряд возможных механизмов (изменения в аккомодации/сдвиге фокуса, реакции на яркость, повышение возбуждения и т.д.) и не нашли причин, полностью объясняющих наблюдаемый эффект, поэтому они выдвинули гипотезу о прямом волевом контроле у этого человека.

В последующих исследованиях ученые показали, что через биофидбек (биологическая обратная связь) людей можно научить добиваться вольной регуляции зрачка и связанных с ним состояний возбуждения. Такие изменения часто связаны не с прямой «мышечной волей», а с изменением уровня бодрствования/возбуждения.

То есть человек не «сжимает» зрачок напрямую, а меняет свое состояние, что влияет на размер зрачка. Биофидбек позволяет осознать и закрепить связь между тем, что человек чувствует и реакцией зрачка.

#биология

💥 Science

Вблизи южного полюса Солнца сегодня утром был зарегистрирован выброс в космос одного из наиболее крупных за последние годы протуберанцев.

Структура какого-то совершенно невероятного размера, превысившая в определённый момент размеры Солнца (около 1.5 миллионов километров), начала показывать первые признаки дестабилизации около 7 утра по московскому времени, и к 10 утра полностью оторвалась от звезды.

В течение пары часов в этом месте на поверхность Солнца падал «огненный» дождь из не сумевших преодолеть гравитацию остатков горячего вещества, но основная масса выброса покинула атмосферу Солнца окончательно, и, пройдя через солнечную систему, в конечном счёте, перемешается с межзвёздным газом Галактики.

#астрономия

💥 Science