AIはウイルスが細胞に侵入する前にウイルスを「ロックダウン」する

抗ウイルス研究における状況を一変させる画期的な進歩がワシントン州立大学 (WSU) によってもたらされ、研究者らはヘルペスウイルスがヒトの細胞に侵入するメカニズムを特定し、無力化した。高度な人工知能モデルの使用 (AI）と分子シミュレーションの結果、チームはウイルスのタンパク質構造に隠された「バックドア」を発見しました。これがブロックされると、ウイルスは感染を引き起こすことができなくなります。

または 勉強、最近権威ある科学雑誌に掲載されました ナノスケールは、計算生物学がいかに医学研究を劇的にスピードアップし、何年にもわたる実験テストを節約できるかを示しています。

「賢い」敵とタンパク質のパズル

ヘルペス ウイルスは、その複雑さと体の防御を回避する能力で知られています。で説明されているように、 ジン・リウWSUの機械材料工学部の教授であり、研究のリーダーの一人でもある同氏によると、これらのウイルスは「非常に知能が高い」という。彼らが細胞に侵入するために使用するプロセスは単純ではありません。それは複雑な一連の分子反応に依存しています。

鍵は特定の「融合」タンパク質にあります。このタンパク質はウイルスを破壊するツールとして機能します。細胞膜に結合し、ウイルスの遺伝物質が細胞内に侵入できるようにして、感染を開始します。ただし、このタンパク質の構造は非常に多様で、これまで完全にマッピングすることが困難な方法で形状を変化させます。この不安定性は、ヘルペスウイルスに対する効果的なワクチンの開発が科学界にとって依然として大きな課題である理由でもあります。

AIはどうやってパズルを解いたのか

何千もの分子相互作用の可能性に直面して、研究者らは、従来の「試行錯誤」の方法では実を結ぶまでに数年、場合によっては数十年かかることに気づきました。ここで彼女は行動を起こした テクノロジー。

先生たち ジン・リウ そして プラシャンタ ダッタ タンパク質内で考えられる何千もの相互作用を分析するための特殊なアルゴリズムを開発しました。詳細な分子シミュレーションと機械学習の使用により、このシステムは「小麦のもみ殻」を分離することができました。アルゴリズムは分子ノイズや二次相互作用を無視して膨大な量のデータを一掃し、単一の重要な点に焦点を当てました。

デジタル研究の結果は、タンパク質の基本構成要素の 1 つである特定のアミノ酸が、ウイルスの侵入プロセスを制御する「スイッチ」であることを指摘しました。

スクリーンから顕微鏡へ: その確認

理論的な予測は実際にテストする必要がありました。教授のチームが引き継いだ アンソニー・ニコラ 獣医微生物病理学部門の博士号を取得しました。研究者らはウイルスの遺伝子改変を進め、人工知能が示した特定のアミノ酸のみを変更した。

結果は驚くべきものでした。変異ウイルスは、残りの特徴を保持していましたが、細胞と融合する能力を完全に失っていました。たった 1 つの小さな構成要素を変更するだけで、ウイルスを細胞から「ロック」し、感染が始まる前に防ぐのに十分でした。

医薬品開発の新時代

この発見の重要性はヘルペスの治療だけにとどまりません。基本的に、この研究はコンピューティング能力が実験を推進する新しい研究モデルを検証します。 」それは何千人もの人々の間での一つのやりとりでした。シミュレーションがなければ、何年も盲目的に検索することになるでしょう」と教授は指摘した リュウ。

このアプローチは、症状を抑えるだけでなく感染メカニズムを根本からブロックすることを目的とした新しい抗ウイルス治療の設計への道を開きます。科学者は、ランダムな化合物をテストする代わりに、AI が発見したこれらの重要な分子「アキレス腱」を外科的に標的とする薬剤を設計できるようになりました。

次のステップ

成功にもかかわらず、研究はここで終わりません。 WSUチームは、このアミノ酸の小さな変化がタンパク質の全体的な三次元構造にどのような影響を与えるかを理解するために研究を継続する予定だ。研究者らが報告しているように、シミュレーションで見ているものと分子力学の全体像の間にはまだ「ギャップ」がある。小さな変化がウイルス全体にどのようにドミノ効果を引き起こすかを理解することが、次の大きな賭けとなる。

いずれにせよ、生物学と情報学のコラボレーションは、数十年前の仮説を非常に短期間で目に見える結果に変える、現代医学の最も強力な同盟国であることを改めて証明しています。