在对抗耐药菌的全球战役中,科学家们意外发现了一种潜在的武器——毒液。宾夕法尼亚大学研究团队通过人工智能与分子科学的创新结合,揭示了蛇类、蝎子和蜘蛛毒液中蕴含的抗生素潜力。这项发表于《自然通讯》的突破性研究,分析了全球毒液蛋白数据库,展示了自然界最致命物质的医学转化可能。
全球健康危机与进化创新的碰撞
耐药菌感染已成全球公共卫生重大威胁。每年约500万人死于相关感染,传统抗生素研发速度远落后于细菌变异。尤其革兰氏阴性菌因其致密外膜结构,常规药物难以穿透。而自然界经过亿万年演化的毒液,其含有的小分子肽段通过破坏细胞膜等机制实现猎物控制,这种特性与抗生素作用机制高度契合。
研究团队开发的深度学习系统APEX在数小时内完成16123种毒液蛋白、4000万条肽段的筛选,锁定386种具抗菌潜力的候选分子。这些肽段普遍具备高净电荷与强疏水性,其α-螺旋构象可有效破坏细菌保护层。塞萨尔·德拉富恩特博士指出:"毒液是进化杰作,我们的平台首次系统挖掘其抗菌潜能。"
从算法预测到实验室验证
研究团队合成58种最优候选肽进行实验,其中53种成功杀灭包括大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在内的耐药菌株,且对人类红细胞无毒性。该研究不仅发现新型抗菌基序,更通过计算筛选与实验验证的结合,构建了毒液抗生素研究的完整范式。马塞洛·托雷斯博士强调:"这种跨学科方法显著提升了药物开发效率。"
在小鼠感染模型中,候选肽对多重耐药的鲍曼不动杆菌显示显著清除效果,且无明显毒性。目前团队正通过药物化学手段优化分子稳定性,推进临床转化。这项突破标志着人工智能驱动的药物发现进入新纪元,曾经令人恐惧的毒液,正在转化为对抗超级细菌的生命线。
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