对于新一代抗生素科学家们正在使灭绝的分子复活
“我们需要在抗生素研究中大胆思考，”塞萨尔·德拉富恩特说。“每年有超过一百万人于耐药感染，预计到 2050 年这一数字将达到 1000 万人。几十年来一直没有出现真正的新型抗生素，而且解决这个问题的人太少了，我们需要考虑的不仅仅是新药。我们需要新的框架。”
De la Fuente 是宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系和化学与生物分子工程系的校长助理教授。他还在佩雷尔曼医学院的精神病学和微生物学领域担任其他主要职务。
德拉富恩特的实验室机器生物学小组利用工程和健康科学领域的强大合作伙伴关系创建了这些新框架，利用“机器的力量加速生物学和医学的发现”。
该小组将人工智能与先进的实验方法相结合，挖掘古老的过去，以实现未来的医学突破。在最近发表在《Cell Host and Microbe》杂志上的一项研究中，该团队启动了“分子去灭绝”领域。
我们的基因组——我们的遗传物质——以及我们远古祖先的基因组，表达具有天然抗菌特性的蛋白质。“分子灭绝”假设这些分子可能是安全新药的主要候选者。这些分子是通过进化自然产生和选择的，与单独使用人工智能进行分子发现相比，具有广阔的优势。
在本文中，研究小组探索了两种已灭绝生物——尼安德特人和丹尼索瓦人(人类的远古祖先)的蛋白质组表达，并发现了数十种具有抗生素特性的小蛋白质序列。然后他们的实验室致力于合成这些分子，使这些消失已久的化学物质重新焕发活力。
“计算机为我们提供了氨基酸序列，”德拉富恩特说。“这些是肽(一种小蛋白质)的组成部分。然后我们可以使用一种称为“固相化学合成”的方法来制造这些分子。我们将氨基酸的配方转化为实际的分子，然后构建它。”
研究小组接下来将这些分子应用于培养皿和小鼠中的病原体，以测试其计算预测的准确性和有效性。
“那些有效的，非常有效，”德拉富恩特继续说道。“在两种情况下，肽与护理标准相当，甚至更好。那些不起作用的方法帮助我们了解了我们的人工智能工具需要改进的地方。我们认为这项研究为抗生素和药物发现的新思维方式打开了大门，这第一步将使科学家能够以更高的创造力和精确度进行探索。”
这个新的研究领域尤其丰富。除了为药物发现提供全新的框架之外，他们的工作还对我们的免疫系统产生了意想不到的见解。值得注意的是，一些有问题的肽序列以前在免疫中没有已知的作用。
事实上，该小组之前的研究已经表明，他们发现的一些抗菌分子被隐藏起来，加密在与体内完全不同的系统和功能相关的蛋白质中。
“令我惊讶的一件事，”德拉富恩特说，“我们的实验室在身体的每个系统中都发现了序列——心血管、神经、消化系统等。我们之前没有认识到蛋白质或肽在一个系统也可能有助于提高整体免疫力。”
生物学的传统观点是，一个基因编码一种蛋白质，每种蛋白质都有一种功能。但该团队和他们才华横溢的合作者发现，一种蛋白质可以具有多种功能。
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