In pochi secondi l'AI ha creato una proteina che uccide l'E. coli resistente

Un gruppo di ricercatori australiani ha sviluppato una proteina sintetica in grado di colpire ceppi di Escherichia coli (E. coli) resistenti agli antibiotici, utilizzando esclusivamente strumenti di intelligenza artificiale. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications (via ScienceDaily), rappresenta un importante traguardo nel campo della biotecnologia.

La scoperta è frutto della collaborazione tra il Monash Biomedicine Discovery Institute e il Bio21 Institute dell'Università di Melbourne, nell'ambito dell'AI Protein Design Program, una piattaforma locale per la progettazione di proteine tramite deep learning. La proteina progettata, denominata "de novo-1", è in grado di legarsi a un recettore implicato nel metabolismo del ferro dell'E. coli, impedendo al batterio di ottenere l'elemento indispensabile per la propria sopravvivenza e crescita.

A differenza delle strategie tradizionali, che si basano sulla modifica di proteine naturali già esistenti, l'approccio adottato in questo studio prevede il design de novo, ovvero la progettazione da zero di molecole proteiche dotate di forma, stabilità e funzione specifiche. Questo tipo di ingegneria biomolecolare è stato reso possibile grazie all'integrazione di strumenti AI open source come BindCraft e Chai, che permettono di modellare il ripiegamento tridimensionale delle proteine e prevedere l'interazione con specifici bersagli molecolari.

Il sistema si basa su concetti sviluppati da pionieri del settore come David Baker, premio Nobel per la chimica, che ha posto le basi per l'ingegneria proteica tramite intelligenza artificiale. Tuttavia, in questo caso non è stato utilizzato direttamente AlphaFold 2 di DeepMind, ma un framework indipendente e completamente locale, pur ispirato a quegli stessi principi di predizione strutturale e design computazionale.

Il ceppo patogeno di E. coli studiato sfrutta un meccanismo chiamato "heme piracy" per estrarre ferro dalle cellule ospiti, una strategia che lo rende particolarmente difficile da contrastare. La proteina de novo sviluppata dagli scienziati agisce bloccando questo meccanismo, legandosi in modo selettivo al recettore responsabile del legame con l'eme, e quindi "affamando" il batterio.

L'efficacia della proteina è stata dimostrata in modelli cellulari, con risultati promettenti che aprono la strada a futuri studi preclinici. Sebbene la ricerca non sia ancora giunta alla fase di sperimentazione animale o clinica, si tratta di un primo passo concreto nella direzione di nuove terapie antimicrobiche progettate interamente in silico.

Secondo Daniel Fox, dottorando che ha svolto gran parte del lavoro sperimentale, la disponibilità pubblica di questi strumenti è essenziale per accelerare la ricerca: "È importante democratizzare il design proteico, così che tutto il mondo possa sfruttare queste tecnologie".

Con 600 anni a disposizione, è possibile completare DOOM riproducendolo sui batteri intestinali

Il dott. Rhys Grinter e il professor Gavin Knott, coordinatori dello studio, sottolineano come l'approccio basato su AI consenta di ridurre drasticamente i tempi e i costi di sviluppo di farmaci proteici. La capacità di progettare molecole altamente specifiche non solo aumenta l'efficacia, ma riduce anche la probabilità di effetti collaterali e reazioni immunitarie avverse.

Sebbene la strada verso un'applicazione clinica sia ancora lunga, la capacità di generare proteine terapeutiche pronte all'uso in tempi record rappresenta una vera e propria rivoluzione per la medicina personalizzata e la lotta ai superbatteri.