Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Wetenschappers zetten AI in om eiwitten te ontwikkelen die dodelijke gifstoffen van slangenbeten kunnen neutraliseren.
Jaarlijks eisen slangenbeten zo’n 100.000 levens. Er bestaat een scala aan antiserums, maar die zijn vaak duur, hebben bijwerkingen en zijn niet altijd even effectief. Dat moet beter, dacht een groep wetenschappers aan de Universiteit van Washington. In een recente studie, gepubliceerd in Nature, laat het team zien hoe kunstmatige intelligentie een revolutionaire oplossing kan bieden.
Lees ook:
- Waarom vergiftigen giftige dieren zichzelf niet?
- “We voorkomen bijwerkingen door tegengif uit menselijke ingrediënten te maken”
Drievingertoxines
Slangengif is een complexe cocktail van toxines – kleine moleculen die allerlei processen in het menselijk lichaam kunnen ontregelen. Een van de meest dodelijke componenten zijn de zogenoemde drievingertoxines, vernoemd naar hun unieke structuur. Deze kleine eiwitten bokkeren of vernietigen zenuwcellen, waardoor een hoge dosis kan zorgen voor verlamming, ademhalingsproblemen en uiteindelijk de dood.
Wat deze toxines extra gevaarlijk maakt, is hun vermogen om de immuunrespons te omzeilen. Normaal gesproken hechten antilichamen zich aan schadelijke stoffen om deze uit te schakelen, maar de drievingertoxines hebben een unieke vorm die moeilijk wordt herkend door het immuunsysteem. Traditionele antiserums, die gebruik maken van synthetische of dierlijke antilichamen, slagen er daarom vaak niet in het stofje te neutraliseren
Sleutel in het slot
Om dit probleem op te lossen, ging een team wetenschappers onder leiding van Nobelprijswinnaar en biochemicus David Baker aan de slag met een deep learning-algoritme. Dit algoritme analyseerde computermodellen van de drievingertoxines en puzzelde zo virtuele eiwitten in elkaar die als een soort sleutel in het slot van de toxines passen. Zodra die eiwitten zich succesvol hechten, blokkeren ze de werking van het gevaarlijke stofje en voorkomen ze verdere schade aan het lichaam.
De virtuele ontwerpen werden vervolgens in een laboratorium gemaakt en getest in muizen. Afhankelijk van de dosis dodelijke toxines die de dieren ontvingen, zorgde een injectie van de AI-eiwitten voor een overlevingspercentage van 80 tot 100 procent.
De eiwitten beschermen nog niet tegen alle componenten van slangengif. Welke toxines er in het gif aanwezig zijn en in welke hoeveelheden, hangt sterk van de soort slang af. Het ontwerpen van een universeel medicijn is daarom een flinke uitdaging, maar deze eerste stap met de focus op drievingertoxines belooft veel goeds.
Veelbelovend
Volgens de onderzoekers heeft hun technologie niet alleen toepassingen bij slangenbeten. Waar traditionele methoden voor medicijnontwikkeling vaak jaren van laboratoriumonderzoek vereisen, konden deze eiwitten in korte tijd worden ontwikkeld en getest. Daarnaast kunnen de door AI ontworpen eiwitten dankzij hun relatief goedkope en simpele productie ingezet worden bij de zoektocht naar een heleboel verschillende medicaties, bijvoorbeeld tegen virussen of bacteriële infecties.
Hoewel de voorlopige resultaten veelbelovend zijn, heeft de ontwikkeling van deze medicatie nog een weg te gaan. Er moet uitgebreid onderzoek worden gedaan naar de veiligheid van het gebruik van deze eiwitten in mensen. In de tussentijd kunnen ze in noodgevallen worden ingezet als aanvulling op bestaande antiserums, in de hoop zo het aantal slangenbeet-slachtoffers te beperken.
Beeld: Michael Jerrard/Unsplash