Законы грамматики позволят победить инфекционные болезни

Революционный инструмент лечения инфекционных заболеваний, принципиально превосходящий современный научный уровень, разработан в Массачусетском технологическом институте. Высокоэффективные лекарства из открытых 19 лет назад антибактериальных соединений будут создаваться при помощи описанных профессором химии Грегори Стефанопулосом (Gregory Stephanopoulos) правил грамматики.

Ещё в XX веке медицина создала лекарства для борьбы практически с любыми бактериальными инфекциями. К сожалению, бактерии всё быстрее приспосабливаются к фармацевтическим новинкам, обретают множественную лекарственную устойчивость. Выпуск новых антибиотиков не поспевает за изменчивостью бактерий, каждые 20 минут дающих начало новым поколениям возбудителей.

Как сообщает Associated Press со ссылкой на журнал Nature, в MTI проводились изыскания лекарств на основе антимикробных пептидов, то есть небольших молекул белковой природы, способных уничтожать бактерии новым способом. Поэтому на антимикробные пептиды возлагаются большие надежды именно в борьбе с устойчивыми к нынешним лекарствам инфекциями. (Конечно, эффективны эти соединения и против не обладающих устойчивостью бактерий.)

Как и любые белки, антимикробные пептиды – это цепочка выстроенных в индивидуальном порядке аминокислот. Последовательность этих звеньев определяет все их особенности.

Антимикробные пептиды убивают не любые бактерии, а только те, на которые индивидуально "настроены" в силу своего аминокислотного устройства.

Чтобы лечить с их помощью разнообразные инфекции, нужно искать конфигурации этих пептидов, смертоносные для соответствующих бактерий. Более того, ожидая от бактерий выработки устойчивости, следует заранее позаботиться об аналогах, которые выдут на замену устаревшим средствам.

Раньше новые эффективные модификации пептидов обнаруживались кропотливым перебором всех возможных комбинаций звеньев-аминокислот. В результате, даже при скромном числе элементов, экспериментальная проверка всех вариантов в наилучшем случае означала бы годы тупой лабораторной рутины. Мощные компьютеры позволяли сократить эту работу, но методически научный прогресс тут оставался на уровне эволюционного процесса, потому что сводился к тупому хаотическому перебору.

Стефанопулосу удалось покончить с этим. У вариаций с высокой антибактериальной активностью профессор зафиксировал последовательности, подчиняющиеся характерным принципам. В "нерабочих" вариантах, наоборот, эти принципы были нарушены.

Удалось обнаружить, какие изменения каких комбинаций лишают пептид эффективности, а какие фрагменты могут, наоборот, взаимозаменяться более свободно.

Теперь, зная "грамматику" антибактериальных пептидов, из астрономического числа комбинаций легко выбрать удовлетворяющие правилам варианты, которые наверняка будут работать, а при необходимости менять их до неузнаваемости без потери эффективности. Это означает, что мы отыскиваем терапевтические сокровища по точной карте, а не копаем наобум. Лекарственная устойчивость теперь тоже не страшна.

Можно сказать, что в "гонке вооружений" с бактериями человек только сейчас "изобрел колесо", то есть сделал нечто, в принципе недоступное природе. Лежащие в основе изменчивости бактерий мутации идут хаотическим "перебором" – ведь бактерия может только практически выжить или погибнуть от лекарства. Мы же разумом прогнозируем свойства ещё не созданных "мутаций". Таким свойством, естественно, сами мутирующие клетки обладать не могут.

Как ни значителен этот прорыв в рамках одной узкой области, появление в лексиконе биологов слова "грамматика" не следует рассматривать как стремление к трансдисциплинарному прорыву. Описанный в антимикробных пептидах код по своей сложности находится на уровне правил типа "жи-ши пиши через и". Как говорит сам Стефанопулос, для него обнаружение "грамматики аминокислот" сопоставимо с тем, как двухлетний младенец выучивается начаткам речи, слушая, как разговаривают взрослые.