Иридий — больше не яд, а лекарство. ИИ превратил токсичный металл в идеального убийцу супербактерий

Ещё совсем недавно поиск новых антибиотиков напоминал марафон: месяцы, а то и годы кропотливой работы с далеко не гарантированным результатом. Теперь эту дистанцию всё чаще проходят машины. Учёные показали, что автоматизированная химия способна за несколько дней синтезировать и проверить сотни веществ и при этом выйти на перспективный антибиотик — как раз в тот момент, когда устойчивость бактерий к лекарствам превращается в одну из главных угроз для медицины.

По разным оценкам, инфекции, которые больше не поддаются лечению привычными препаратами, уже приводят к смерти более миллиона человек в год. По мере того как старые антибиотики перестают работать, под ударом оказываются не только сложные хирургические операции, но и рутинные процедуры — от замены суставов до курсов химиотерапии.

Вместо очередной попытки «подкрутить» уже известные лекарства команда под руководством химика Анджело Фрая из Йоркского университета выбрала путь, который долго считался тупиковым. Речь идёт о соединениях на основе металлов.

В центре работы оказалась роботизированная платформа синтеза, объединяющая автоматизацию с так называемой «клик-химией» — подходом, при котором молекулярные фрагменты быстро и надёжно «собираются» в более сложные структуры. С её помощью постдокторант Дэвид Хасбандс всего за неделю соединил около 200 различных лигандов с пятью металлами. Итогом стали более 700 уникальных металлических комплексов — на такой объём работы в обычной лаборатории ушли бы долгие месяцы.

Затем все полученные соединения прошли биологическую проверку. Исследователи смотрели, способны ли они уничтожать бактерии и при этом не повреждать здоровые клетки человека. Из сотен вариантов 6 показали себя достаточно перспективно, а один выделился особенно заметно — комплекс на основе иридия. Он проявил выраженную антибактериальную активность, в том числе против штаммов, близких к MRSA, и при этом не показал токсичности для человеческих клеток.

Такое сочетание свойств указывает на высокий терапевтический индекс — важный параметр для дальнейшей разработки лекарств. Значение имеет и сама природа этих веществ. В отличие от большинства современных антибиотиков, представляющих собой плоские органические молекулы на основе углерода, металлические комплексы имеют выраженную трёхмерную структуру. Благодаря этому они могут взаимодействовать с бактериями иначе и, возможно, обходить уже сформировавшиеся механизмы устойчивости.

Полученные данные хорошо вписываются в более общую картину. По информации, собранной сообществом Open Antimicrobial Drug Discovery, металлические соединения в среднем чаще оказываются эффективными против бактерий и при этом реже проявляют токсичность по сравнению с традиционными органическими молекулами. Это серьёзно ставит под сомнение старые представления о непригодности таких веществ для медицины.

При этом сами авторы подчёркивают: главное здесь даже не конкретное найденное соединение. Куда важнее скорость и масштаб поиска. Автоматизация позволяет за короткое время исследовать огромные, ранее почти не тронутые области химического пространства, снижая затраты и делая поиск новых лекарств более реалистичным в условиях нарастающего кризиса.

За пределами медицины у этого подхода тоже есть потенциал. Тот же алгоритм можно приспособить для поиска новых катализаторов и функциональных материалов, востребованных в промышленности. Сейчас команда разбирается в том, как именно иридиевое соединение воздействует на бактерии, и готовится расширить эксперименты на другие металлы и задачи.