Vědci vyvinuli novou metodu pro výpočetní návrh proteinů v bioterapeutikách

Bioterapeutika na rozdíl od tradičních léků mohou spolupracovat s imunitním systémem nebo jinými biologickými procesy. Jsou jimi často enzymy, protilátky nebo dokonce buňky, které ale vyžadují úpravu pro zlepšení své účinnosti a stability. Vědci se pokoušeli zlepšit protein stafylokináza, který se už osvědčil při rozpouštění krevních sraženin v léčivech podávaných při mozkové mrtvici. Široce se ale klinicky zatím nepoužívá, jelikož má slabou interakci s proteinem v lidské krvi.

„Zaměřili jsme se na vylepšení stafylokinázy pomocí výměny jejích specifických stavebních kamenů – aminokyselin, které jsou zodpovědné za tyto interakce,“ uvedl Josef Šivic z CIIRC ČVUT. „Abychom identifikovali aminokyseliny nejvhodnější pro taková nahrazení, natrénovali jsme výpočetní neuronový model, který je schopen se učit z velkého množství příkladů, podobně jako například ChatGPT. Systém dokáže předpovídat účinek takové změny, tedy jak změny v aminokyselinách následně ovlivní interakce mezi proteiny,“ dodal.

Tradiční způsoby pro hledání nejvhodnějších úprav aminokyselin byly rozsáhlé a časově náročné experimenty. Navržená metoda nazvaná PPIformer umožňuje předpovídat účinky aminokyselinových záměn na protein-proteinové interakce (PPI) ve zlomku sekundy. Může to mít i význam například pro návrh nových vakcín a biosenzorů.

„To znamená, že PPIformer nevyžaduje nákladné a časově náročné laboratorní experimenty. Místo toho se spoléhá na námi nově shromážděný a v současnosti největší soubor dat protein-proteinových interakcí, získaných z veřejně dostupných struktur proteinů,“ přiblížil Stanislav Mazurenko z Loschmidtových laboratoří Masarykovy univerzity (MUNI).

Návrhy vylepšené stafylokinázy jsou v současné době experimentálně ověřovány v laboratořích.

Vědci z týmu Josefa Šivice z CIIRC ČVUT spolupracovali s týmem Stanislava Mazurenka z Loschmidtových laboratoří MUNI, Mezinárodního centra klinického výzkumu (ICRC) a týmem Tomáše Pluskala z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR.