Борьба с внутренними паразитами в животноводстве становится все более сложной из-за их выработки устойчивости к распространенным лекарственным препаратам. Участники канадского проекта «Геном» надеются выявить новые уязвимые места паразитов, на которые можно будет воздействовать будущими противоглистными препаратами.
Борьба с внутренними паразитами у крупного рогатого скота и овец обходятся отрасли животноводства в миллионы долларов. Эти затраты растут по мере развития устойчивости паразитов к лекарственным препаратам. Джеймс Васмут, доцент кафедры биоинформатики и паразитологии в программе ветеринарной медицины Университета Калгари, возглавляет проект, использующий геномы для более глубокого изучения паразитов, пишет Аlberta Farmer Express.
«Мы используем геномы паразитов, всю ДНК, и секвенируем их, чтобы попытаться определить, какие гены паразита являются самыми уязвимыми», — сказал он.
Исследовательская группа изучает паразитических нематод (круглых червей) Cooperia и Ostertagia, которые встречаются преимущественно у крупного рогатого скота, а также Haemonchus, поражающего овец.
Ostertagia ostertagi обитает в сычуге, а виды Cooperia (например, C. oncophora) паразитируют в тонком кишечнике. Остертагия проникает в слизистую оболочку сычуга, разрушая желудочные железы. Это нарушает кислотность, вызывает диарею, потерю веса и анемию. Коопера вызывает повреждения ворсинок тонкого кишечника. Хотя она считается менее патогенной, чем остертагия, смешанная инвазия значительно усиливает симптоматику.
Haemonchus (гемонхус) — это род крайне опасных паразитических круглых червей (нематод), которые обитают в сычуге жвачных животных. Наиболее известен вид Haemonchus contortus (крученый сычужный червь, или «проволочный червь»), поражающий овец и коз, а также Haemonchus placei, паразитирующий у крупного рогатого скота. В отличие от Cooperia и Ostertagia, гемонхус является гематофагом — он питается исключительно кровью хозяина, что делает его одним из самых смертоносных пастбищных паразитов. Тяжелые инфекции, вызванные Haemonchus contortus, могут привести к анемии и потенциальной гибели телят и ягнят.
«Эти паразиты оказывают огромное влияние на здоровье животных. Они снижают аппетит. Происходит плохое усвоение питательных веществ из корма, что негативно сказывается на массе тела, а также на репродуктивной функции. Большая часть финансовых потерь связана с упущенной выгодой от снижения объемов производства, но лекарства, в том числе антигельминтные препараты, предназначенные для борьбы с паразитическими червями, также обходятся производителям дорого. Хорошо работал ивермектин, но возникла и распространяется резистентность к нему. Мы ожидаем, что многие препараты в конечном итоге окажутся неэффективными, и, по оценкам, ущерб для отрасли в случае их неэффективности составит около миллиарда долларов или больше, что повлечет за собой потери в производстве скота, а также негативное воздействие на благополучие животных», — сказал ученый
В своих первоначальных исследованиях Васмут и исследовательская группа активно используют компьютерное моделирование и статистику. Определив ключевой ген, исследователи пытаются найти способы нарушить функции генов или кодируемых ими белков, чтобы парализовать или убить паразитов. После того как эти прогнозы сделаны, программное обеспечение AlphaFold анализирует три измерения линейной белковой последовательности.
«Мы используем методы искусственного интеллекта, чтобы, по сути, попытаться найти небольшие молекулы, которые будут связываться с этими белковыми структурами. Если молекулы связываются с белками внутри паразита и разрушают эти белки, то паразит погибает. Используя различные методы искусственного интеллекта проверить огромное количество соединений», — рассказывает ученый.
Компонент ИИ — это лишь одна часть процесса, так перед использованием ИИ проводится множество исследований. ИИ позволяет исследователям перейти от огромных коллекций мелких молекул к меньшим коллекциям, которые можно тестировать в лаборатории. Затем исследователи могут тестировать лекарственные соединения на паразитических паразитах.
В данный момент началось испытания на грызунах. Если некоторые из препаратов окажутся эффективными, то планируется продолжить исследования и провести контрольные испытания как на овцах, так и на крупном рогатом скоте. В мышиной модели использовались черви, похожие на тех, которые поражают крупный рогатый скот и овец. Испытываемые препараты представляют собой имеющиеся в продаже соединения, но не являются известными противоглистными средствами.
Проект, который стартовал 10 лет назад, довольно дорогостоящий. Часть проекта, связанная с искусственным интеллектом, частично финансируется за счет гранта Национального совета по научным и инженерным исследованиям, Ассоциации производителей говядины Альберты и компании Boehringer-Ingelheim Animal Health.
Источник: Alberta Farmer Express.