生物工学：致死的なヘビ毒を中和するde novo設計タンパク質

ヘビの咬傷による毒液注入は、重大な症状を引き起こす顧みられない熱帯病であり、毎年10万人以上が命を失い、これが原因で重篤な合併症や長期にわたる障害が生じる例はさらに多い。3本指毒素（3FTx）はコブラ科のヘビ毒の成分で、毒性が非常に高く、組織の重篤な損傷やニコチン性アセチルコリン受容体の阻害などのさまざまな症状を引き起こし、命に関わる神経毒性をもたらす。現在のところ、ヘビ咬傷に使用できる治療法は免疫した動物の血漿由来のポリクローナル抗体しかないが、これは非常に高価である上に、3FTxに対する効果は限定的である。今回我々は、深層学習手法を用いて、3FTxファミリーに由来する短鎖α神経毒、長鎖α神経毒、細胞毒に結合するタンパク質をde novo設計した。限られた実験によるスクリーニングの結果、顕著な熱安定性と高い結合親和性を持ち、計算モデルとニア原子レベルでほぼ一致するタンパク質を複数設計することができた。設計されたこれらのタンパク質は、3つの3FTxサブファミリー全てをin vitroで効率よく中和し、マウスを致死的な神経毒チャレンジから防御した。このような強力で安定性が高く、容易に製造できる毒素中和タンパク質は、より安全で費用対効果が高く、広く利用可能な次世代抗毒素治療法の基盤になるだろう。今回の知見は、計算による設計が、ヘビ咬傷の例にとどまらず、治療法の発見に広く役立つことを示しており、特に資源に制約のある条件下で、費用や資源の必要性を大幅に減らすことによって、顧みられない熱帯病の治療法開発を助けることが明確になった。

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