Wissenschaftler „beleben“ ausgestorbene antimikrobielle Peptide von Neandertalern und Denisovanern wieder

Jul 08, 2023

Durch die Wiedereinführung bioaktiver Moleküle, die nicht mehr von lebenden Organismen kodiert werden, könnte die molekulare Auslöschung Möglichkeiten für die Arzneimittelentwicklung eröffnen.

Archaische menschliche Peptide zeigen in vitro und in vivo antimikrobielle Aktivitäten mit geringer Wirtstoxizität. Bildnachweis: Ella Marushchenko.

Das menschliche Genom und das Genom unserer Vorfahren exprimieren Proteine ​​mit natürlichen antimikrobiellen Eigenschaften.

Die molekulare Auslöschung geht davon aus, dass diese Moleküle Hauptkandidaten für sichere neue Medikamente sein könnten.

Diese auf natürliche Weise erzeugten und durch Evolution selektierten Moleküle bieten vielversprechende Vorteile gegenüber der molekularen Entdeckung allein mithilfe von KI.

„Wir müssen in der Antibiotikaforschung groß denken“, sagte Dr. Cesar de la Fuente, Forscher an der University of Pennsylvania.

„Mehr als eine Million Menschen sterben jedes Jahr an arzneimittelresistenten Infektionen, und bis 2050 werden es voraussichtlich 10 Millionen sein.“

„Seit Jahrzehnten hat es keine wirklich neue Klasse von Antibiotika mehr gegeben, und es gibt so wenige von uns, die sich mit diesem Problem befassen, dass wir über mehr als nur neue Medikamente nachdenken müssen. Wir brauchen neue Rahmenbedingungen.“

In der Studie untersuchten die Autoren die proteomischen Expressionen zweier ausgestorbener Menschen – Neandertaler und Denisova-Menschen – und fanden Dutzende kleiner Proteinsequenzen mit antibiotischen Eigenschaften.

Ihr Labor arbeitete dann daran, diese Moleküle zu synthetisieren und diese längst verschwundenen chemischen Prozesse wieder zum Leben zu erwecken.

„Der Computer gibt uns eine Sequenz von Aminosäuren“, sagte Dr. de la Fuente.

„Das sind die Bausteine ​​eines Peptids, eines kleinen Proteins. Dann können wir diese Moleküle mithilfe einer Methode namens „chemische Festphasensynthese“ herstellen.“

„Wir übersetzen das Rezept der Aminosäuren in ein tatsächliches Molekül und bauen es dann auf.“

Als nächstes wandten die Forscher diese Moleküle auf Krankheitserreger in einer Schale und bei Mäusen an, um die Richtigkeit und Wirksamkeit ihrer rechnerischen Vorhersagen zu testen.

„Die, die funktioniert haben, haben ganz gut funktioniert“, sagte Dr. de la Fuente.

„In zwei Fällen waren die Peptide vergleichbar – wenn nicht sogar besser – als die Standardbehandlung.“

„Die Ergebnisse, die nicht funktionierten, haben uns geholfen herauszufinden, was an unseren KI-Tools verbessert werden muss.“

„Wir glauben, dass diese Forschung die Tür zu neuen Denkweisen über Antibiotika und die Entdeckung von Arzneimitteln öffnet, und dieser erste Schritt wird es Wissenschaftlern ermöglichen, sie mit zunehmender Kreativität und Präzision zu erforschen.“

Nachdem das Aussterben dieser Moleküle festgestellt wurde, erforschen die Wissenschaftler nun nachdenklich die Konsequenzen einer Wiederbelebung der Vergangenheit.

„Wir eröffnen einen völlig neuen Weg, um mehr über die Art und Weise zu erfahren, wie unser Körper Krankheiten vorbeugt und bekämpft“, sagte Dr. de la Fuente.

„Wir sind im Gespräch mit Bioethikern darüber, was es bedeutet, genetisches Material wieder zum Leben zu erwecken“, fügte er hinzu.

„Wir machen es für die Medizin, aber was ist, wenn jemand anderes etwas Giftiges oder Schädliches wiederbelebt?“

„Wir arbeiten auch mit Patentanwälten zusammen. Aktuelle Peptidsequenzen sind gesetzlich nicht patentierbar. Aber was ist mit denen, die wir aus ausgestorbenen Organismen nachbilden?“

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Cell Host & Microbe veröffentlicht.

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Jacqueline RMA Maasch et al. 2023. Molekulare Auslöschung alter antimikrobieller Peptide durch maschinelles Lernen. Zellwirt und Mikrobe 31 (8): 1260-1274; doi: 10.1016/j.chom.2023.07.001