Антибиотики пойдут из России

Фото: epidemiolog.ru

Найден алгоритм, ускоряющий поиск новых антибиотиков

Алексей Щербаков

24 января, 2018 13:00

3 мин

Молодые сотрудники Центра алгоритмической биотехнологии Санкт-Петербургского университета под руководством Павла Певзнера вместе с ассистент-профессором Университета Карнеги — Меллон (США) Хосейном Мохимани разработали компьютерную программу, ускоряющую поиск новых антибиотиков.

По словам доцента СПбГУ, кандидата физико-математических наук Антона Коробейникова, алгоритм VarQuest позволяет быстро сравнивать две базы данных — химические структуры известных биологически активных природных соединений (так называемых natural products) и физические замеры (масс-спектры) веществ, которые производят исследуемые микроорганизмы.

«В каждой базе данных — десятки тысяч соединений, и наш алгоритм оперативно находит похожие пары, — рассказал Коробейников. — Обнаружив новое соединение, похожее на известное биологически активное вещество, учёные подвергают его более детальной проверке. Потому что всегда предполагается, что обнаруженное новое соединение окажется эффективнее, чем его изученные аналоги из базы данных».

«Учёные всего мира бьют тревогу: многие болезнетворные бактерии стали устойчивы к существующим антибиотикам, и нужно создавать всё новые и новые, — рассказал главный автор работы, младший научный сотрудник лаборатории Алексей Гуревич. — Появление нового антибиотика на рынке состоит из двух этапов: поиск биологически активного природного вещества, которое войдёт в основу лекарства, и последующее апробирование его эффективности на животных и людях.

Ускорить второй этап невозможно — это может привести к губительным последствиям, а первый — вполне. Ведь в основе большинства современных антибиотиков лежат природные соединения, и чтобы быстрее найти соединения с заданными свойствами, как раз и нужны вычислительные методы, способные обрабатывать огромные массивы экспериментальных данных. Наш алгоритм позволит во много раз сократить время, необходимое для поиска новых потенциальных антибиотиков».

Крупнейшая база замеров природных соединений собрана учёными из лабораторий разных стран мира и на сегодняшний день содержит уже более миллиарда масс-спектров. Она расположена на платформе GNPS (The Global Natural Product Social Molecular Networking), так же как и VarQuest, которым теперь могут свободно пользоваться все зарегистрированные на платформе исследователи.

В 1960 годах советские исследования в этой сфере находились на самом передовом рубеже науки. В 1985 году СССР произвёл 2300 тонн антибиотиков, а в 2005-м их производство в России на собственном сырье было полностью остановлено.

VarQuest может внести большой вклад в возрождение российской индустрии антибиотиков, помогая исследователям секвенировать геномы бактерий и грибов, выделяющих природные антибиотики.

Разработка алгоритма VarQuest проходила в рамках исследования, финансируемого Российским научным фондом (РНФ) и Американским национальным институтом здоровья.

В нём принимали участие Алексей Гуревич, Алла Михеенко, Александр Шлемов, Антон Коробейников и Хосейн Мохимани. Результаты опубликованы в журнале Nature Microbiology.