15:00 
Респираторные вирусы, имеющие разнообразные штаммы и быстро мутирующие, такие как грипп и COVID-19, трудно полностью блокировать с помощью одних только вакцин. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа KAIST успешно разработала назальную (интраназальную) противовирусную платформу с использованием технологии искусственного интеллекта, чтобы преодолеть существующие ограничения лечения интерфероном-лямбда, а именно: она «слаба к нагреванию и быстро исчезает из слизистой оболочки носа».
15 декабря KAIST объявила, что совместная исследовательская группа, состоящая из профессора Хо Мин Кима и профессора Хён Чон Чунга с факультета биологических наук, а также профессора Джи Ын О из Высшая школа медицинских наук и техники использовала искусственный интеллект для стабильной переработки белка интерферона-лямбда и объединила его с технологией доставки, которая обеспечивает эффективную диффузию и длительное удержание в слизистой оболочке носа, тем самым реализовав универсальную технологию профилактики различных респираторных вирусов.
Интерферон-лямбда — это врожденный иммунный белок, вырабатываемый организмом для блокировки вирусных инфекций, играющий решающую роль в остановке респираторных вирусов, таких как простуда, грипп и COVID-19. Однако, когда он был сформулирован как средство для назального введения, его фактическая эффективность была ограничена его уязвимостью к теплу, разлагающим ферментам, слизи и движению ресничек.
Исследовательская группа использовала технологию проектирования белков искусственного интеллекта, чтобы точно усилить структурные недостатки интерферона-лямбда.
Во-первых, они значительно увеличили стабильность, изменив рыхлые «петлевые» структуры белка, которые были склонны к нестабильности, на жесткие «спиральные» структуры, которые фиксируются на месте, как твердая пружина.
Кроме того, чтобы предотвратить «агрегацию» (слипание белков с образованием комков), они применили «инжиниринг поверхности», чтобы сделать поверхность более совместимой с водой. Они также внедрили «гликоинженерию», добавив структуры сахарной цепи (гликанов) к поверхности белка, чтобы сделать его еще более прочным и стабильным.
В результате недавно полученный интерферон-лямбда продемонстрировал значительное улучшение стабильности, выживая в течение двух недель при 50 ? и продемонстрировав способность быстро диффундировать даже через густую носовую слизь.
Исследовательская группа дополнительно защитила белок, инкапсулировав его в микроскопические «нанолипосомы» и покрыв их оболочкой. поверхность «низкомолекулярным хитозаном». Это значительно усиливает «мукоадгезию», позволяя лечению прилипать к слизистой оболочке носа в течение длительного периода.
Когда эта платформа для доставки была применена к животным моделям, инфицированным гриппом, был подтвержден мощный ингибирующий эффект: уровень вируса в полости носа снизился более чем на 85%.
Эта технология представляет собой иммунную платформу слизистой оболочки, которая может блокировать вирусные инфекции на ранних стадиях, просто распыляя его в нос. Ожидается, что это будет новая терапевтическая стратегия, которая сможет быстро реагировать не только на сезонный грипп, но и на неожиданные новые или мутантные вирусы.
Благодаря разработке белков на основе искусственного интеллекта и технологии доставки в слизистую оболочку мы одновременно преодолели ограничения стабильности и времени удерживания существующих методов лечения интерфероном-лямбда. Эта платформа, которая стабильна при высоких температурах и длительное время остается в слизистой оболочке, представляет собой инновационную технологию, которую можно использовать даже в развивающихся странах, где отсутствует строгая инфраструктура холодовой цепи. Он также имеет большие возможности масштабирования для разработки различных методов лечения и вакцин. Это значимое достижение, ставшее результатом междисциплинарных конвергентных исследований, охватывающих все: от разработки белков искусственного интеллекта до оптимизации доставки лекарств и оценки иммунитета с помощью моделей инфекций».
Профессор Хо Мин Ким, факультет биологических наук, KAIST.
В этом исследовании приняли участие доктор Чонвон Юн из KAIST InnoCORE (исследовательская группа по поиску инновационных лекарств с использованием искусственного интеллекта), доктор Сынджу Ян с факультета биологических наук и аспирант. Джэ Хёк Квон из Высшей школы медицинских наук и инженерии в качестве соавтора. Результаты были последовательно опубликованы в известных международных журналах Advanced Science (20 ноября) и Biomaterials Research (21 ноября).
- Документ 1: Вычислительный дизайн и гликоинженерия интерферона-лямбда для назальной профилактики. Респираторные вирусы, Advanced Science, DOI: 10.1002/advs.202506764
- Документ 2: Интраназальные нанолипосомы, доставляющие лямбда-интерферон с повышенным удержанием в слизистой оболочке в качестве противовирусного средства, Исследования биоматериалов, DOI: 10.34133/bmr.0287
Это исследование было проведено при поддержке программы KAIST InnoCORE, Программы поддержки исследователей среднего звена Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), Программы развития биомедицинских технологий, Проекта исследований и разработок в области медицинских и медицинских технологий Корейского института развития здравоохранения (KHIDI), Проекта работы крупномасштабного исследовательского института конвергентных исследований KAIST и Института фундаментальных наук. (ИБС)
