Gli scienziati "resuscitano" i peptidi antimicrobici estinti dei Neanderthal e dei Denisoviani

Jul 08, 2023

La disestinzione molecolare potrebbe offrire strade per la scoperta di farmaci reintroducendo molecole bioattive che non sono più codificate dagli organismi viventi.

I peptidi umani arcaici mostrano attività antimicrobiche in vitro e in vivo con bassa tossicità per l'ospite. Credito immagine: Ella Marushchenko.

I genomi umani e i genomi dei nostri antichi antenati esprimono proteine ​​con proprietà antimicrobiche naturali.

La disestinzione molecolare ipotizza che queste molecole potrebbero essere i principali candidati per nuovi farmaci sicuri.

Prodotte e selezionate naturalmente attraverso l’evoluzione, queste molecole offrono vantaggi promettenti rispetto alla scoperta molecolare utilizzando solo l’intelligenza artificiale.

“Dobbiamo pensare in grande nella ricerca sugli antibiotici”, ha affermato il dottor Cesar de la Fuente, ricercatore presso l’Università della Pennsylvania.

“Oltre un milione di persone muore ogni anno a causa di infezioni resistenti ai farmaci e si prevede che raggiungerà i 10 milioni entro il 2050”.

“Da decenni non esiste una classe di antibiotici veramente nuova, e siamo così pochi ad affrontare questo problema che dobbiamo pensare a qualcosa di più che semplici nuovi farmaci. Abbiamo bisogno di nuovi quadri”.

Nello studio, gli autori hanno esplorato le espressioni proteomiche di due ominini estinti – Neanderthal e Denisoviani – e hanno trovato dozzine di piccole sequenze proteiche con qualità antibiotiche.

Il loro laboratorio ha quindi lavorato per sintetizzare queste molecole, riportando in vita queste sostanze chimiche scomparse da tempo.

"Il computer ci fornisce una sequenza di aminoacidi", ha detto il dottor de la Fuente.

“Questi sono gli elementi costitutivi di un peptide, una piccola proteina. Quindi possiamo produrre queste molecole utilizzando un metodo chiamato “sintesi chimica in fase solida”.

"Traduciamo la ricetta degli amminoacidi in una molecola reale e poi la costruiamo."

I ricercatori hanno poi applicato queste molecole agli agenti patogeni in una capsula e nei topi per testare la veridicità e l’efficacia delle loro previsioni computazionali.

"Quelli che hanno funzionato, hanno funzionato abbastanza bene", ha detto il dottor de la Fuente.

“In due casi, i peptidi erano paragonabili – se non migliori – rispetto allo standard di cura”.

"Quelli che non hanno funzionato ci hanno aiutato a capire cosa doveva essere migliorato nei nostri strumenti di intelligenza artificiale."

“Riteniamo che questa ricerca apra la porta a nuovi modi di pensare agli antibiotici e alla scoperta di farmaci, e questo primo passo consentirà agli scienziati di esplorarli con crescente creatività e precisione”.

Con la de-estinzione stabilita per queste molecole, gli scienziati stanno ora esplorando attentamente le conseguenze della resurrezione del passato.

"Stiamo aprendo una strada completamente nuova per conoscere i modi in cui i nostri corpi prevengono e combattono le malattie", ha affermato il dottor de la Fuente.

"Siamo in conversazione con gli esperti di bioetica su cosa significhi riportare in vita il materiale genetico", ha aggiunto.

"Lo stiamo facendo per la medicina, ma cosa succederebbe se qualcun altro resuscitasse qualcosa di tossico o dannoso?"

“Stiamo collaborando anche con avvocati specializzati in brevetti. Le attuali sequenze peptidiche non sono brevettabili per legge. Ma che dire di quelli che ricreiamo da organismi estinti?

Lo studio è pubblicato sulla rivista Cell Host & Microbe.

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Jacqueline RMA Maasch et al. 2023. De-estinzione molecolare di antichi peptidi antimicrobici consentita dall'apprendimento automatico. Ospite cellulare e microbo 31 (8): 1260-1274; doi: 10.1016/j.chom.2023.07.001