AI i nanotechnologia jako motor rozwoju terapii peptydowych przeciw oporności bakteryjnej
W obliczu narastającej na całym świecie oporności na antybiotyki naukowcy coraz częściej zwracają uwagę na peptydy przeciwdrobnoustrojowe (AMP, antimicrobial peptides) – naturalne cząsteczki obronne – jako obiecującą alternatywę. Ich kliniczne zastosowanie było jednak dotychczas ograniczone ze względu na problemy takie jak toksyczność, niska stabilność czy nie do końca poznane mechanizmy działania.
Nowy artykuł przeglądowy opublikowany w Food & Medicine Homology podkreśla, że sztuczna inteligencja (AI), nanotechnologia oraz interdyscyplinarne badania rewolucjonizują projektowanie i praktyczne wykorzystanie AMP.
Autorzy publikacji, zatytułowanej „Harnessing Innovations in Antimicrobial Peptide Design: From AI-Driven Discovery to Precision Targeting Mechanisms”, przedstawiają przełomowe osiągnięcia zespołów badawczych z Chin – m.in. z Uniwersytetu Zhejiang, Politechniki w Dalian, Ocean University of China, Chińskiej Akademii Nauk oraz Uniwersytetu Medycznego w Guizhou. Opracowano nowe strategie projektowania, optymalizacji i dostarczania AMP o zwiększonej skuteczności i bezpieczeństwie.
„Ramy projektowania oparte na AI pozwalają dziś tworzyć bardzo skuteczne AMP w ciągu kilku dni, znacząco skracając cykl rozwoju” – wyjaśnia Jin Zhang, współautor publikacji i profesor nadzwyczajny Uniwersytetu Medycznego w Guizhou. „Zbliżamy się do momentu, w którym możliwe będzie projektowanie peptydów o ściśle określonych funkcjach – czy to do eliminacji patogenów, modulacji odporności, czy wspierania regeneracji tkanek”.
Przykładem może być badanie Uniwersytetu Zhejiang, w którym połączenie modeli językowych białek z uczeniem przez wzmocnienie umożliwiło zaprojektowanie 18 szerokospektralnych AMP w zaledwie 11 dni. Wykazywały one silną aktywność przeciwko bakteriom opornym na leki przy stężeniach w zakresie niskich μg/mL, bez istotnego rozwoju oporności w eksperymentach sekwencyjnych in vitro.
Z kolei zespół Uniwersytetu Medycznego w Guizhou opracował platformę racjonalnego projektowania peptydów przeciwgrzybiczych, łączącą uczenie maszynowe i optymalizację wielokryterialną. „Udało nam się przewidzieć i zweryfikować peptydy, które jednocześnie uszkadzają błony komórkowe grzybów i funkcje mitochondrialne” – dodaje Zhang. „Ten podwójny mechanizm znacznie ogranicza ryzyko oporności”.
Również nanotechnologia odgrywa istotną rolę w poprawie dostarczania AMP. Chińska Akademia Nauk opracowała enzymatycznie responsywny hydrożel uwalniający peptydy na żądanie w infekcjach szpiku kostnego, a Uniwersytet Fuzhou stworzył kompleksy metalopeptydowe generujące reaktywne formy tlenu, które eliminują bakterie i wspomagają gojenie ran.
Poza medycyną AMP są badane jako ekologiczne pestycydy w rolnictwie oraz naturalne konserwanty w przemyśle spożywczym. „Ich wielofunkcyjność czyni je idealnymi kandydatami do zrównoważonych rozwiązań w różnych sektorach” – podkreśla Ning-Xian Yang, pierwszy autor artykułu.
Zdaniem badaczy dalszy postęp będzie zależeć od integracji AI, multiomiki, biologii syntetycznej oraz inteligentnych materiałów. „Naszym celem jest niskokosztowa produkcja, zwiększona stabilność i długoterminowe monitorowanie oporności” – dodaje Yang. „Kluczowe będzie przełożenie tych innowacji na bezpieczne, skuteczne i łatwo dostępne terapie”.
Artykuł ukazał się 11 lipca 2025 roku w Food & Medicine Homology.
Źródło: Food & Medicine Homology, Harnessing Innovations in Antimicrobial Peptide Design: From AI-Driven Discovery to Precision Targeting Mechanisms
DOI: http://dx.doi.org/10.26599/FMH.2025.9420121
