Группа российских ученых с помощью нейросети создала модель нового препарата от целиакии — хронического заболевания системы пищеварения, выражающееся в непереносимости белка злаковых культур (глютена), сообщает сайт МФТИ.
Целиакией, по информации всемирной организации здравоохранения, подвержено около 75 млн человек в мире (1% населения). Таким пациентам нужно всю жизнь соблюдать диету, избегая употребления обычного хлеба, макарон, круп и имеющих их в составе продуктов. У людей с целиакией подобная пища вызывает разные расстройства пищеварения, а также судороги, сыпь, рвоту, боли в костях. Разработчики подчеркнули важность появления новых лекарств для лечения этого заболевания.
При разработке новых препаратов ученые все чаще стали использовать компьютерный анализ, для которого важно иметь качественную трехмерную структуру изучаемой молекулы-мишени, на которую должно воздействовать создаваемое лекарство. Специалисты МФТИ для разработки трехмерной модели фермента тканевой трансглутаминазы — tTG (фермент, который отечает за развитие целиакии) использовали нейросеть AlphaFold. Ученые пояснили, что tTG существует в 2 формах: «открытой» и «закрытой», в зависимости от конкретных условий внешней среды. «Открытая» форма этой молекулы играет ключевую роль в модификации пептидов глютена, вызывающей воспалительные реакции. На сегодняшний день на фармрынке представлены препараты, воздействующие на активность tTG косвенным путем, а вот специализированные блокаторы данной молекулы пока не нашли широкого применения.
Как рассказал Сергей Иващенко, инженер лаборатории молекулярной и клеточной биологии и оптогенетики МФТИ, до этого структуры tTG удавалось определить лишь частично, что исключало точный прогноз свойств молекулы и тормозило разработку методов ее моделирования. Построенная учеными из МФТИ модель стала первой полноценной структурой tTG, в которой была обнаружена дополнительная петля, влияющая на эффективность связывания молекул.
Опираясь на созданную модель, исследователи создали библиотеку новых потенциальных блокаторов tTG. Эти соединения представляют собой малые молекулы, многие из которых ранее не были известны науке. Они продемонстрировали большую способность связываться с tTG в условиях компьютерного моделирования по сравнению с существующими аналогами. Из обнаруженных соединений были выбраны 12 молекулярных каркасов (скаффолдов) Бемиса-Мурко, часть из которых проявили лучшие показатели взаимодействия с мишенью. Более высокая биодоступность малых молекул делает их перспективной заменой пептидомиметиков (небольшая белкоподобная цепочка, иммитирующая пептид) в качестве блокаторов tTG, пояснили исследователи.
Они считают, что полученные данные имеют большое значение как для теоретических исследований, направленных на изучение структурно-динамических характеристик tTG, а также для практического использования, значительно расширяя спектр препаратов, способных эффективно бороться с заболеваниями, связанными с этой молекулой.
Данной научной работой, поддержанной Министерством науки и высшего образования РФ, занимались исследователи МФТИ, МГУ им. Ломоносова, РОСБИОТЕХа и Объединенного института ядерных исследований. Полученные результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Помимо создания лекарственных средств от целиакии, российские исследователи идут по пути создания продуктов без глютена. В этом году в Мордовском госуниверситете им. Огарева подготовили новую технологию получения масла семян льна. Продукты на его основе не содержат глютена и помогут полноценно питаться пациентам с данным заболеванием.
