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動醫(yī)院丨黃金虎副教授聯(lián)合科研單位破解耐藥病原菌感染難題

2025/07/07 來源:動物醫(yī)學院 作者:黃金虎

近日,南京農(nóng)業(yè)大學黃金虎副教授聯(lián)合中國藥科大學駢聰教授在Gut Microbes上發(fā)表了題為“BroadAMP-GPT: AI-Driven generation of broad-spectrum antimicrobial peptides for combating multidrug-resistant ESKAPE pathogens”的研究論文。該研究開發(fā)了基于AI的抗菌肽生成平臺BroadAMP-GPT,成功設計出新型廣譜抗菌肽(AMPs),為“后抗生素時代”抗擊細菌耐藥性難題提供了新的解決方案。

抗生素耐藥性(AMR)已成為全球公共衛(wèi)生與經(jīng)濟的重大威脅。多重耐藥病原菌——尤其是ESKAPE耐藥菌(包括糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌、腸桿菌科等六大病原體)——每年直接造成127萬例死亡。研究表明,若不采取有效干預,2050年耐藥感染年死亡人數(shù)將突破1000萬。團隊前期通過解析動物源細菌耐藥機制與傳播規(guī)律,首次從反芻動物消化道微生物中篩選出高活性抗菌肽Peptide 4(J Adv Res, 2025),印證了AI技術在天然抗菌肽發(fā)掘中的巨大潛力。

本研究進一步整合GPT生成模型+深度學習篩選+濕實驗驗證,成功構建全自動抗菌肽設計平臺BroadAMP-GPT。該平臺通過三重技術融合:(1)GPT生成模型:基于26,545種天然抗菌肽數(shù)據(jù)庫,自主設計全新分子序列;(2)深度學習篩選系統(tǒng):結(jié)合雙MIC預測模型精準識別廣譜活性肽;(3)濕實驗驗證閉環(huán):實現(xiàn)"設計-合成-驗證"全流程智能化。

平臺運行效率較傳統(tǒng)方法提升數(shù)十倍,57%的AI設計抗菌肽對ESKAPE耐藥菌展現(xiàn)出強效殺菌活性。其中候選抗菌肽AMP_S13表現(xiàn)尤為突出:(1)廣譜高效:可殺滅包括ESKAPE在內(nèi)的多重耐藥病原菌;(2)極端環(huán)境耐受:在強酸(pH2)、高溫(100℃)及蛋白酶環(huán)境中保持穩(wěn)定;(3)安全低毒:溶血活性顯著低于臨床閾值,且不易誘導耐藥性;(4)體內(nèi)顯效:在MRSA感染的大蠟螟模型和小鼠皮膚感染模型中均表現(xiàn)出較好療效。

平臺已開源發(fā)布(GitHub: LYRHeldi/BroadAMP-GPT),支持針對特定病原體的抗菌肽定制化設計,為AI驅(qū)動的抗菌肽從頭設計提供了可擴展解決方案。

南京農(nóng)業(yè)大學博士生李彥儒、碩士生徐祥瀚、海南大學張曉輝、中國藥科大學許志暉為論文的第一作者,南京農(nóng)業(yè)大學黃金虎副教授、中國藥科大學駢聰教授、南京農(nóng)業(yè)大學劉金鑫教授為論文的共同通訊作者。

原文鏈接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2025.2523811


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