Израильские ученые открывают новые заменители сахара с помощью ИИ

Ученые Еврейского университета в Иерусалиме с помощью машинного обучения из 50 миллионов молекул отобрали 92 соединения, которые могут стать заменителями сахара.

Спрос на низкокалорийную замену сахара постоянно растет: его избыток связан с ожирением, диабетом второго типа, жировой болезнью печени и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Но распространенные искусственные подсластители – аспартам, сахарин, сукралоза – часто оставляют горький или металлический привкус.

Авторы использовали алгоритм машинного обучения ISE, созданный в группе профессора Амирама Гольдблюма. Модели обучили на известных сладких и горьких веществах, чтобы они могли по свойствам молекулы предсказывать ее вкус. Затем модели проверили на трех химических базах, содержащих около 50,7 миллиона молекул. Работа опубликована в журнале Food Chemistry.

Сначала модель отбросила соединения, которые, по прогнозу, будут горчить. Следующим шагом стало моделирование того, как молекула связывается с биологической мишенью. Этой мишенью стал единственный у человека рецептор сладкого вкуса из двух белковых субъединиц – T1R2 и T1R3. Подробная структура рецептора опубликована лишь в прошлом году. Прогноз вкуса, связь с рецептором и структурные фильтры сократили список до 556 соединений, а дальнейший отбор – до 92 молекул-кандидатов.

Многие из них по строению совсем не похожи на известные подсластители. Это может указывать на совершенно новые классы сладких веществ. Среди кандидатов оказались и уже запатентованные подсластители – это косвенное подтверждение работоспособности метода.

Авторы подчеркивают: пока это лишь компьютерные предсказания. Сладость, безопасность и пригодность соединений для пищевых продуктов еще предстоит проверить в лаборатории. Но сужение поиска с десятков миллионов молекул до нескольких десятков резко сокращает объем экспериментов.