​Молодые сотрудники Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ под руководством Павла Певзнера вместе с ассистент-профессором Университета Карнеги — Меллон (США) Хосейном Мохимани разработали компьютерную программу, которая ускорит поиск новых антибиотиков. Результаты исследования, проведенного Алексеем Гуревичем, Аллой Михеенко, Александром Шлемовым, Антоном Коробейниковым и их американским коллегой, опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Как рассказал доцент СПбГУ, кандидат физико-математических наук Антон Коробейников, разработанный алгоритм VarQuest позволяет быстро сравнивать две, образно говоря, базы данных — химические структуры известных биологически активных природных соединений (так называемых natural products) и физические замеры (масс-спектры) веществ, которые производят исследуемые микроорганизмы.

«В каждой базе данных — десятки тысяч соединений, и наш алгоритм оперативно находит похожие пары, — отметил исследователь. — Обнаружив новое соединение, похожее на известное биологически активное вещество, ученые могут подвергнуть его более детальной проверке. Есть предположение, что обнаруженное новое соединение будет эффективнее с фармакологической точки зрения, чем его более изученные аналоги, представленные в базе данных».

Первый автор статьи — младший научный сотрудник лаборатории Алексей Гуревич — отметил, что использование VarQuest особенно актуально для современной медицины.

«Ученые всего мира бьют тревогу: многие болезнетворные бактерии стали устойчивы к существующим антибиотикам, и, чтобы спастись от болезней, нужно создавать все новые и новые лекарства, — рассказал он. — Появление нового антибиотика на рынке состоит из двух стадий: поиск биологически активного природного вещества, которое войдет в основу лекарства, а затем апробирование эффективности готового препарата на животных и людях. Второй этап ускорить невозможно — это приведет к губительным последствиям, а первый — вполне. В основе большинства современных антибиотиков лежат природные соединения, и чтобы быстрее найти соединения с заданными свойствами, как раз и нужны вычислительные методы, способные обрабатывать огромные массивы экспериментальных данных. Наш алгоритм позволит во много раз сократить время, необходимое на поиск новых потенциальных антибиотиков».

Крупнейшая база замеров природных соединений собрана учеными из лабораторий разных стран мира и на данный момент содержит уже более миллиарда масс-спектров. Она расположена на платформе GNPS (The Global Natural Product Social Molecular Networking), так же как и VarQuest, которым теперь могут свободно пользоваться все зарегистрированные на платформе исследователи.

Это исследование чрезвычайно важно для возрождения производства антибиотиков в России. В 1960 годах советские исследования в данной сфере были на передовом рубеже науки. В 1985 году СССР произвел 2300 тонн антибиотиков, а в 2005-м производство антибиотиков на собственном сырье в России было полностью остановлено. VarQuest может внести свой вклад в возрождение российской индустрии по производству антибиотиков, помогая исследователям секвенировать геномы бактерий и грибов, выделяющих природные антибиотики.

Разработка алгоритма VarQuest происходила в рамках исследования, финансируемого Российским научным фондом и Американским национальным институтом здоровья.

Справка

Лаборатория «Центр алгоритмической биотехнологии» была создана в СПбГУ в конце 2014 года. Ее возглавил кандидат физико-математических наук, профессор Калифорнийского университета Павел Певзнер. Флагманский продукт лаборатории — алгоритм сборки генома SPAdes (Saint Petersburg Assembler) — используется тысячами специалистов в области геномики по всему миру, а научная статья, в которой был описан этот ассемблер, по данным Google Scholar, была процитирована около 3000 раз, а также стала одной из самых цитируемых российских статьей за последние пять лет.

Похожие новости

  • 11/03/2019

    Ученые выяснят, как изменение климата влияет на жителей Арктики

    ​ТГУ, СПбГУ, Северный (Арктический) федеральный университет и еще ряд ведущих научных центров РФ объединятся в консорциум для исследования изменений окружающей среды в Арктике и влияния этих трансформаций на жителей ЯНАО.
    440
  • 10/06/2019

    Ученые изменят методику проведения экологического мониторинга недропользователями в Арктике

    ​Группа ученых-геоэкологов из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) работает над созданием новых рекомендаций по экологическому мониторингу в зоне нефте- и газодобычи в Арктике. Работы проводят в рамках гранта Русского географического общества (РГО) и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
    318
  • 29/10/2019

    Ученые превратили морскую губку в графит

    Уникальное свойство морской губки не разрушаться при нагревании, а переходить в графит обнаружилось в результате эксперимента, проведенного российскими и зарубежными учеными, сообщает РИА Новости. Это открывает путь к получению новых экологически чистых материалов, сохраняющих прочность при очень высоких температурах.
    72
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    1248
  • 08/09/2017

    Российские ученые создали универсальное лекарство против гриппа

    Ученые Томского политехнического университета совместно с группой исследователей из Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова, Школы инженерных наук и материаловедения Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) и НИИ гриппа Минздрава России создали контейнеры из биоразлагаемых полимеров, которые качественно повлияли на действие лекарства внутри организма заболевшего гриппом человека.
    1098
  • 13/09/2018

    Нейронную сеть научили распознавать жалобы на лекарства

    ​Российские программисты обучили нейронную сеть анализировать мнения пользователей соцсетей о действии лекарств. Искусственный интеллект теперь может излагать пользовательский текст в медицинских терминах.
    719
  • 25/05/2019

    Смартфон поможет беременным с сахарным диабетом

    ​Примерно четыре процента беременных женщин в России сталкиваются с сахарным диабетом, который проявляется только во время вынашивания малыша. В зоне риска - женщины с ожирением и генетической предрасположенностью к болезни.
    493
  • 05/10/2016

    Сибирские ученые разработали биоинсектициды, действующие избирательно на вредных насекомых

    ​Ученые научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" разработали биоинсектициды на основе бакуловирусов, которые действуют только на вредных насекомых, не нанося вреда полезным, например, пчелам.
    1329
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    2028
  • 06/05/2019

    Биологи ТГУ создадут стартап на территории Евросоюза

    ​Технология «Аэрощуп», разработанная БИ ТГУ для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, готова к выходу на европейский рынок.  В апреле 2019 года Биологический институт принял участие в конференции Deep Tech Atelier в Риге (Латвия), где состоялись переговоры с руководством реактора коммерциализации.
    441