Авторы: Emre Demirsoy, Teagan I. Parkin, Shaeleen E. Mihalynuk, Anna H. Dema, Lorissa Corrie, Marika E. Heilker, Haley N. Kuecks-Winger, Anat Yanai, Uluc B. Birol, Michael McIlwee, Kay de Wet, Mathijs Knipscheer, Victoria Bowes, Vanessa Tuytel, Liam Ritchie, Wolfgang Köster, Emil Berberov, William R. Cox, Monica Kotkoff, Vanessa C. Thompson, René L. Warren, Erin Fraser, Linda M. N. Hoang, Fraser Hof, Fatih Birol, Caren C
Источник: Journal of Animal Science and Biotechnology (Журнал зоотехнической науки и биотехнологии), том 17, выпуск 1, статья 93.
Проблема чрезмерного использования антибиотиков как в ветеринарной, так и в медицинской практике привела к широкому распространению антибиотикорезистентных бактерий, что стимулировало поиск эффективных альтернатив традиционным антибактериальным препаратам. Одним из наиболее перспективных направлений являются антимикробные пептиды (AMP), представляющие собой короткие, чаще всего катионные пептидные молекулы, обладающие не только антимикробной, но и иммуномодулирующей активностью. Благодаря этим свойствам они рассматриваются как потенциальная замена антибиотикам в промышленном птицеводстве.
В предыдущем исследовании с использованием методов машинного обучения был проведен скрининг 875 потенциальных антимикробных пептидов против широкого спектра бактериальных патогенов. Из них 62 пептида продемонстрировали активность против патогенной для птиц Escherichia coli (APEC), а также низкую гемолитическую и цитотоксическую активность в лабораторных условиях.
Из этой группы исследователи отобрали три наиболее перспективных кандидата — TeRu4, TeBi1 и PeNi4 — для дальнейшей оценки их эффективности, безопасности и иммуномодулирующего потенциала как в лабораторных условиях, так и на птице.
В экспериментах на животных антимикробные пептиды вводили эмбрионам методом in ovo на 18-е сутки инкубации. Для оценки защитного действия после вывода цыплят заражали патогенной Escherichia coli через желточный мешок, что позволяло моделировать раннюю колибактериозную инфекцию и учитывать смертность молодняка. Дополнительно проводились производственные испытания, в ходе которых птицу выращивали в условиях, приближенных к коммерческому производству, в течение 35 суток.
В опытах с заражением APEC пептид TeBi1 в дозе 10 мкг на яйцо достоверно снижал частоту выделения патогенной E. coli из воздухоносных мешков и перикарда. Кроме того, у цыплят этой группы масса тела на 7-е сутки после вывода была примерно на 50% выше по сравнению с контрольной группой, а уровни транскриптов провоспалительных цитокинов снижались на 10–30%.
В культуре макрофагоподобных клеток кур HD11 пептид TeRu4 в концентрации 16 мкг/мл подавлял индуцированную липополисахаридом экспрессию провоспалительных цитокинов, что свидетельствует о выраженном противовоспалительном эффекте.
В производственных испытаниях TeRu4 в дозе 20 мкг на яйцо увеличивал вероятность сохранности самок к 35-му дню выращивания на 4,9%. Пептид TeBi1 в дозе 20 мкг на яйцо повышал вероятность сохранности всей птицы на 4,4% к 35-му дню выращивания.
Анализ экспрессии генов показал, что реакция иммунной системы на применение антимикробных пептидов зависела как от конкретного пептида, так и от пола птицы. При этом значимых различий по живой массе, конверсии корма и однородности стада к 35-дневному возрасту между опытными и контрольными группами выявлено не было.
Особенностью данного исследования стало объединение высокопроизводительной автоматизированной технологии in ovo-введения с масштабными производственными испытаниями в условиях коммерческого выращивания птицы. Такой подход позволил создать практический мост между компьютерным поиском новых молекул с использованием искусственного интеллекта и их последующим применением в реальном птицеводстве.
Авторы пришли к выводу, что антимикробные пептиды TeBi1 и TeRu4 являются перспективной альтернативой антибиотикам. Их применение методом in ovo способствовало повышению сохранности птицы, модуляции иммунного ответа и поддержанию нормальных производственных показателей бройлеров.
Полученные результаты демонстрируют возможность использования искусственного интеллекта для поиска новых биологических молекул, способных заменить антибиотики в птицеводстве. Исследование также подтверждает, что технология in ovo может служить эффективной платформой доставки не только вакцин и питательных веществ, но и инновационных антимикробных препаратов нового поколения, обеспечивающих защиту птицы на ранних этапах развития без риска формирования антибиотикорезистентности.
Язык: Английский
DOI: http://dx.doi.org/10.1186/s40104-026-01417-8
