KI identifiziertes Peptid verringerte Symptome der Colitis ulcerosa bei Mäusen
Forscher identifizierten mithilfe maschinellen Lernens das antimikrobielle Peptid LR, das in einem Mausmodell der Colitis ulcerosa Entzündungen verringerte und die Darmbarriere verbesserte. Das Peptid formte zudem das Mikrobiom um und schnitt im Modell besser ab als 5-Aminosalicylsäure und ciprofloxacin.
Forscher nutzten maschinelles Lernen, um ein neues antimikrobielles Peptid zu identifizieren, das bei Colitis ulcerosa Entzündungen verringerte, die Darmbarriere wiederherstellte und das Mikrobiom umformte. In einer Studie des First Hospital of Jilin University zeigte ein Peptid namens LR das günstigste Gleichgewicht zwischen antibakterieller Aktivität und geringer Zytotoxizität und erzielte in einem Mausmodell der Kolitis stärkere Effekte als 5-Aminosalicylsäure und ciprofloxacin.
Die Studie entwickelte eine Pipeline für maschinelles Lernen, die Peptidvorhersagemodelle mit genetischen Algorithmen kombinierte, um strukturelle und physikochemische Eigenschaften von mehr als 6.000 potenziellen Kandidaten zu analysieren. Die Studie hob 22 Sequenzen hervor, die vielversprechend erschienen, und fünf Peptide wurden für Labortests synthetisiert.
In-vitro-Experimente zeigten, dass LR starke bakterizide Effekte gegen pathogene Bakterien einschließlich Escherichia coli und Staphylococcus aureus aufwies, während es im Vergleich mit anderen Kandidaten eine gute Biokompatibilität mit minimaler Toxizität und geringer hämolytischer Aktivität beibehielt.
Um das therapeutische Potenzial zu prüfen, wurde LR Mäusen mit Dextransulfat-Natrium-induzierter Kolitis verabreicht. Die Behandlung führte zu geringerem Körpergewichtsverlust, einem verbesserten Krankheitsaktivitätsindex und einer weniger ausgeprägten Verkürzung des Kolons, während die histologische Analyse eine verringerte Schleimhautschädigung und eine verminderte Infiltration von Entzündungszellen zeigte.
Weitere Analysen ergaben, dass LR Entzündungsreaktionen unterdrückte; die Spiegel von Tumornekrosefaktor-α und Interleukin-6 waren nach der Behandlung deutlich reduziert. Das Peptid erhöhte zudem die Expression der Tight-Junction-Proteine ZO-1, claudin-1 und occludin, was auf eine verbesserte Funktion der Epithelbarriere hindeutet.
Die Sequenzierung der fäkalen Mikrobiota zeigte, dass die Behandlung die mikrobielle Zusammensetzung bei Mäusen mit Kolitis umformte. Die Häufigkeit von Akkermansia muciniphila nahm signifikant zu, und eine Supplementierung mit A. muciniphila allein linderte die Kolitissymptome teilweise, was darauf hindeutet, dass die Modulation der Mikrobiota zum therapeutischen Effekt von LR beiträgt.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich durch die Integration computergestützten Screenings mit experimenteller Validierung stabile und selektive antimikrobielle Peptide mit entzündungshemmender Aktivität bei Colitis ulcerosa identifizieren lassen. Der Studie zufolge sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Langzeitsicherheit und die Übertragbarkeit auf den Menschen zu bewerten.