جامعة بنسلفانيا الأمريكية تكتشف مرشحات محتملة للمضادات الحيوية من البريونات باستخدام الذكاء الاصطناعي
أخبار ar.wedoany.com، استخدم فريق بحثي من كلية بيرلمان للطب (Perelman School of Medicine) بجامعة بنسلفانيا الأمريكية تقنية الذكاء الاصطناعي لاكتشاف فئة جديدة من الببتيدات القصيرة، أطلق عليها اسم "بريونينز" (prionins)، في بروتينات البريون (prions) المرتبطة تقليديًا بالأمراض العصبية التنكسية، والتي تمتلك القدرة على قتل البكتيريا. يوسع هذا الاكتشاف نطاق المعرفة حول الأماكن المحتملة لوجود المضادات الحيوية، ويوفر مصدرًا جديدًا للمرشحات لمواجهة العدوى البكتيرية المقاومة. نُشرت الدراسة في مجلة "نيتشر ميكروبيولوجي" (Nature Microbiology).
لطالما ارتبطت البريونات، وهي بروتينات مطوية بشكل خاطئ، بأمراض دماغية تنكسية نادرة ومميتة. وقد أشارت دراسات سابقة متفرقة إلى أن بعض شظايا البروتينات المرتبطة بالأمراض العصبية التنكسية، مثل بيتا أميلويد وبروتين البريون الخلوي، قد تمتلك تأثيرات مضادة للبكتيريا، لكنها افتقرت إلى بحث منهجي واسع النطاق. استخدم فريق جامعة بنسلفانيا منصة التعلم العميق APEX 1.1 لمسح 19.3 مليون شظية ببتيدية قصيرة من 2897 نوعًا من بروتينات البريون وشبيهة البريون، وحدد 1179 ببتيدًا مرشحًا مضادًا للميكروبات بناءً على النشاط المتوقع للمضادات الحيوية، وأطلق عليها اسم "بريونينز".
بناءً على تنبؤات المنصة ضد 11 نوعًا مختلفًا من مسببات الأمراض البكتيرية (بما في ذلك السلالات المقاومة)، اختار فريق البحث 75 ببتيدًا واعدًا لإجراء التحقق التجريبي. أظهرت النتائج أن 59 من هذه الببتيدات منعت نمو مسبب مرض بكتيري واحد على الأقل، وأظهر 42 منها نشاطًا قويًا بتركيزات منخفضة. أشارت التجارب الإضافية إلى أن العديد من البريونينز النشطة تمارس تأثيرها المضاد للبكتيريا عن طريق تدمير الغشاء البكتيري، مع سمية منخفضة، حيث لم تسبب 16 ببتيدًا نشطًا أي ضرر قابل للقياس للخلايا البشرية أو خلايا الدم الحمراء عند أعلى تركيز تم اختباره.
للتحقق من الفعالية الفعلية، اختبر الباحثون نوعين من البريونينز المشتقة من الفطريات والديدان الأسطوانية في نماذج الفئران. في نموذج عدوى الجلد القياسي الناجم عن مسبب المرض المقاوم "أسينيتوباكتر بوماني" (Acinetobacter baumannii)، خفض كلا الببتيدين مستويات البكتيريا، وكان تأثيرهما مماثلاً لتأثير بوليميكسين ب، دون ملاحظة أي فقدان في الوزن مرتبط بالعلاج.
أشار الدكتور سيزار دي لا فوينتي (César de la Fuente, FRSB)، المؤلف الكبير للدراسة، إلى أن هذا العمل يغير النظرة حول الأماكن المحتملة لوجود المضادات الحيوية، حيث اكتشف الذكاء الاصطناعي إمكانية وجود جزيئات مفيدة مشفرة داخل البريونات، التي طالما اعتُبرت مرادفًا للمرض. وأوضح مارسيلو دي تي توريس (Marcelo D. T. Torres)، المؤلف المشارك الأول للدراسة، أن البحث بالذكاء الاصطناعي قدم قائمة مختصرة من المرشحات، وأن الفعالية الفعلية للعديد من الجزيئات في المختبر ونماذج العدوى الحيوانية تجعل هذه الدراسة منصة اكتشاف حقيقية.
تستند هذه الدراسة إلى العمل الأوسع لمختبر دي لا فوينتي في استخراج "الببتيدات المشفرة" (encrypted peptides) من العالم البيولوجي. سبق للفريق أن أجرى عمليات بحث في مصادر مثل البروتينات البشرية، والكائنات المنقرضة، والعتائق، والميكروبيوم، والسموم. تمتد هذه الدراسة لتشمل البريونات والبروتينات الشبيهة بالبريون، مما يطرح إمكانيات جديدة في مجال التداخل بين الأمراض العصبية التنكسية والمناعة الفطرية. ومع ذلك، يؤكد الباحثون أن هذا العمل لم يثبت إطلاق البريونينز أثناء العدوى الطبيعية، كما أنه لا يغير الفهم الحالي حول الدور الممرض للبريونات المطوية بشكل خاطئ في الأمراض العصبية التنكسية. تكمن أهميته الأساسية في الإشارة إلى أن هذه البروتينات قد تكون مصدرًا غنيًا ومهملاً سابقًا للمرشحات المضادة للبكتيريا، وتوفير اتجاه جديد لاستكشاف العلاقة المحتملة بين تجمع البروتينات والدفاع المضيف.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
