Искусственный интеллект помог исследователям найти молекулу, способную замедлить маточные сокращения. Нанотело Nb2G5 блокирует рецептор окситоцина — гормона, запускающего роды. В экспериментах на беременных мышах молекула задержала преждевременные роды примерно на три часа, а на клеточных моделях человеческой матки подавляла сократимость тканей.

Окситоцин связывается с рецептором на клетках матки и запускает цепь сигналов, заставляющих гладкую мускулатуру сокращаться. Блокирование рецептора ослабляет сокращения и выигрывает время при угрозе преждевременных родов — до завершения 37-й недели беременности.

Нанотела — это компактные однодоменные антитела. Авторы использовали ИИ-ориентированный белковый дизайн для поиска молекул, способных связываться с внешней частью рецептора окситоцина. После нескольких этапов отбора из синтетической библиотеки получили четыре нанотела с блокирующей активностью. Nb2G5 показало лучший результат.

По силе подавления человеческого рецептора Nb2G5 сравнимо с атозибаном — препаратом, используемым для замедления преждевременной родовой деятельности. Но различие в избирательности существенно. Атозибан влияет не только на рецептор окситоцина, но и на близкородственный вазопрессиновый рецептор V1a. Nb2G5 в лабораторных тестах не проявил заметной блокирующей активности против V1a.

Криоэлектронная микроскопия раскрыла механизм работы. Исследователи получили структуры комплексов четырех нанотел с рецептором с разрешением от 3,0 до 3,4 ангстрема. Nb2G5 закрывает внешнюю часть рецептора, как крышка, а одна из его петель входит в участок связывания окситоцина. Нанотело конкурирует с гормоном за тот же карман и одновременно удерживает рецептор в неактивной форме, блокируя сигнал к сокращению.

На модели с человеческими клетками гладкой мускулатуры матки Nb2G5 уменьшало их сократимость. При максимальной испытанной концентрации эффект сравнился с действием атозибана. Это показывает работу молекулы не только на изолированном рецепторе, но и в клеточной модели ткани, непосредственно участвующей в родах.

На беременных мышах преждевременные роды вызывали липополисахаридом на 15,5-й день беременности. Без лечения животные рожали до 19-го дня. Введение Nb2G5 задерживало начало родов примерно на три часа и увеличивало интервалы между рождением детёнышей. Масса плодов возрастала, количество не менялось.

Результат на мышах оказался скромнее, чем на человеческих клетках. Nb2G5 действует на мышиный рецептор окситоцина примерно в 16 раз слабее, чем на человеческий, из-за небольших различий в строении участка связывания. Поэтому эффективность в мышиной модели нельзя напрямую применить для оценки действия у людей.

Исследователи рассматривают нанотела как основу для нового поколения препаратов против преждевременных родов. Крупные белковые молекулы хуже проникают через биологические барьеры, чем многие низкомолекулярные лекарства, поэтому терапия может меньше влиять на плод. Но непосредственное прохождение Nb2G5 через плаценту в экспериментах не проверяли, и клинических испытаний с участием беременных женщин не проводилось.

Для превращения Nb2G5 в лекарство потребуется дополнительная белковая инженерия. Авторы указывают на необходимость повысить стабильность молекулы, увеличить время её нахождения в организме и усилить связывание с рецептором. На данном этапе работа демонстрирует возможность точечно блокировать рецептор окситоцина нанотелом и применять ИИ при поиске подобных молекул, но не готовый способ лечения преждевременных родов.