Inteligenţa Artificială folosită la identificarea medicamentelor anti-îmbătrânire care vizează celule „zombi".
O nouă lucrare apărută în numărul din mai al revistei Nature Aging, realizată de cercetătorii de la Integrated Biosciences, o companie de biotehnologie care combină biologia sintetică şi învăţarea automată pentru a viza îmbătrânirea, demonstrează puterea inteligenţei artificiale (IA) de a descoperi noi compuşi senolitici, o clasă de molecule mici care fac obiectul unor studii intense pentru capacitatea lor de a suprima procesele legate de îmbătrânire, cum ar fi fibroza, inflamaţia şi cancerul.
Cercetarea realizată în colaborare cu cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) şi Harvard, descrie screening-ul ghidat de IA a peste 800.000 de compuşi care a dus la descoperirea a trei candidaţi de medicamente cu o eficacitate comparabilă şi proprietăţi clinice superioare celor ale senoliticelor aflate în prezent în curs de cercetare.
„Acest rezultat al cercetării reprezintă o etapă importantă atât pentru cercetarea longevităţii, cât şi pentru aplicarea inteligenţei artificiale la descoperirea de medicamente", a declarat Felix Wong, doctor în ştiinţe, cofondator al Integrated Biosciences şi primul autor al publicaţiei.
Potrivit oamenilor de ştiinţă, aceste date „demonstrează explorarea spaţiului chimic in silico" pentru identificarea mai multor candidaţi anti-îmbătrânire care „au mai multe şanse de reuşită în clinică, în comparaţie chiar şi cu cele mai promiţătoare exemple de acest gen studiate în prezent"
Senoliticele sunt compuşi care induc selectiv apoptoza, sau moartea celulară programată, în celulele senescente care nu se mai divid.
Un semn distinctiv al îmbătrânirii, celulele senescente au fost implicate într-un spectru larg de boli şi afecţiuni legate de vârstă, inclusiv cancer, diabet, boli cardiovasculare şi boala Alzheimer.
În ciuda rezultatelor clinice promiţătoare, majoritatea compuşilor senolitici identificaţi până în prezent prezintă constrângeri legate de o biodisponibilitatea redusă şi efecte secundare adverse.
Companiile de biotehnologie încearcă să depăşească aceste obstacole, pentru a viza alte semne distinctive neglijate ale îmbătrânirii şi pentru a avansa dezvoltarea medicamentelor anti-îmbătrânire în general, folosind IA, biologia sintetică şi alte instrumente de ultimă generaţie.
„Una dintre cele mai promiţătoare căi de tratare a bolilor legate de îmbătrânire este identificarea unor intervenţii terapeutice care să elimine selectiv aceste celule din organism, în mod similar cu modul în care antibioticele ucid bacteriile fără a afecta celulele gazdă", spune Satotaka Omori, doctor în biologie, şef al departamentului de biologie a îmbătrânirii de la Integrated Biosciences şi coautor al primei părţi a publicaţiei.
Compuşii identificaţi acum prezintă o selectivitate ridicată, precum şi proprietăţile necesare pentru a produce un medicament de succes, spun autorii cercetării.
„Credem că aceşti compuşi descoperiţi cu ajutorul platformei inteligente vor avea perspective îmbunătăţite în cadrul studiilor clinice şi, în cele din urmă, vor ajuta la restabilirea sănătăţii persoanelor îmbătrânite", a precizat Omori.
În noul lor studiu, cercetătorii au antrenat reţele neuronale profunde pe date generate experimental pentru a estima activitatea senolitică a moleculelor.
Folosind unt model de IA, ei au descoperit trei compuşi senolitici foarte selectivi şi puternici dintr-un spaţiu chimic de peste 800.000 de molecule.
Toţi trei au prezentat proprietăţi chimice care sugerează o biodisponibilitate orală ridicată şi s-au dovedit a avea profiluri de toxicitate favorabile în testele de hemoliză şi genotoxicitate.
Analizele structurale şi biochimice indică faptul că toţi cei trei compuşi se leagă de Bcl-2, o proteină care reglează apoptoza şi care este, de asemenea, o ţintă a chimioterapiei.
Experimentele de testare a unuia dintre compuşi la şoareci în vârstă de 80 de săptămâni, ceea ce corespunde aproximativ cu oamenii de 80 de ani, au indicat că acesta a eliminat celulele senescente şi a redus expresia genelor asociate senescenţei în rinichi.
„Această lucrare ilustrează modul în care IA poate fi utilizată pentru a aduce medicina cu un pas mai aproape de terapiile care abordează îmbătrânirea, una dintre provocările fundamentale ale biologiei", a declarat James J. Collins, profesor de inginerie şi ştiinţe medicale la MIT.
Cercetătorii au demonstrat anterior că pot viza răspunsurile celulare la stres folosind sisteme şi biologia sintetică.
Cercetătorii speră că studiul va reprezenta o referinţă în domeniul descoperirii de medicamente şi va conduce la progrese substanţiale în cercetarea longevităţii.
Dr. Collins este autorul principal al articolului din Nature Aging şi a condus echipa care a descoperit primul antibiotic identificat prin învăţare automată în 2020.
(Foto: Senoliticele sunt o clasă emergentă de compuşi medicamentoşi în curs de cercetare care ucid selectiv celulele senescente asociate cu îmbătrânirea (stânga, cu colorare roşie) fără a afecta alte celule (dreapta). Folosind inteligenţa artificială (IA), cercetătorii de la Integrated Biosciences au identificat, pentru prima dată, trei senolitice cu o eficacitate comparabilă şi cu proprietăţi similare cu cele ale unor medicamente superioare faţă de principalii compuşi în curs de cercetare. Credit:Integrated Bioscience).
