מציאת תרופות חדשות - הנקראות "גילוי סמים" - היא משימה יקרה וגוזלת זמן. אבל סוג של בינה מלאכותית הנקראת למידת מכונה יכולה להאיץ מאוד את התהליך ולעשות את העבודה בשבריר מהמחיר.
עמיתיי ואני השתמשנו לאחרונה בטכנולוגיה הזו כדי למצוא שלושה מועמדים מבטיחים לתרופות סנוליטיות - תרופות שמאטות את ההזדקנות ומונעות מחלות הקשורות לגיל.
סנוליטים פועלים על ידי הרג תאי הזדקנות. אלו תאים שהם "חיים" (פעילים מבחינה מטבולית), אך אינם יכולים עוד לשכפל, ומכאן הכינוי שלהם: תאי זומבי.
חוסר היכולת לשכפל אינו בהכרח דבר רע. תאים אלו סבלו מנזק ל-DNA שלהם - למשל, תאי עור שניזוקו מקרני השמש - כך שעצירת השכפול עוצרת את התפשטות הנזק.
אבל תאים מזדקנים הם לא תמיד דבר טוב. הם מפרישים א קוקטייל של חלבונים דלקתיים שיכול להתפשט לתאים שכנים. במשך כל החיים, התאים שלנו סובלים ממטר של תקיפות, מקרני UV ועד חשיפה לכימיקלים, וכך התאים הללו מצטברים. מספר מוגבר של תאים מזדקנים היה מעורב ב-a מגוון מחלות, כולל סוכרת מסוג 2, COVID, פיברוזיס ריאתי, אוסטאוארטריטיס וסרטן.
מחקרים בעכברי מעבדה הראו כי ביטול תאים מזדקנים, באמצעות סנוליטיקה, יכול לשפר את המחלות הללו. תרופות אלו יכולות להרוג תאי זומבים תוך שמירה על תאים בריאים בחיים.
Around,en 80 סנוליטים ידועים, אך רק שניים נבדקו בבני אדם: שילוב של dasatinib ו- quercetin. זה יהיה נהדר למצוא עוד סנוליטים שיכולים לשמש במגוון מחלות, אבל זה לוקח עשר עד 20 שנים מיליארדי דולרים לתרופה כדי להגיע לשוק.
תוצאות תוך חמש דקות
הקולגות שלי ואני - כולל חוקרים מאוניברסיטת אדינבורו ומועצת המחקר הלאומית הספרדית IBBTEC-CSIC בסנטנדר, ספרד - רצינו לדעת אם נוכל לאמן מודלים של למידת מכונה כדי לזהות מועמדים חדשים לתרופות סנוליטיות.
לשם כך, האכלנו מודלים של AI בדוגמאות של ידועים סנוליטים ולא-סנוליטים. המודלים למדו להבחין בין השניים, וניתן היה להשתמש בהם כדי לחזות האם מולקולות שמעולם לא ראו בעבר יכולות להיות גם סנוליטיות.
כאשר פותרים בעיית למידת מכונה, אנו בדרך כלל בודקים תחילה את הנתונים על מגוון דגמים שונים מכיוון שחלק מהם נוטים לבצע ביצועים טובים יותר מאחרים. כדי לקבוע את המודל בעל הביצועים הטובים ביותר, בתחילת התהליך, אנו מפרידים חלק קטן מנתוני האימון הזמינים ושומרים אותו מוסתר מהמודל עד לאחר סיום תהליך האימון. לאחר מכן אנו משתמשים בנתוני הבדיקה הללו כדי לכמת כמה שגיאות המודל עושה. זה שעושה הכי פחות שגיאות, מנצח.
קבענו את המודל הטוב ביותר שלנו והגדרנו אותו לביצוע תחזיות. נתנו לו 4,340 מולקולות וכעבור חמש דקות הוא סיפק רשימה של תוצאות.
מודל הבינה המלאכותית זיהה 21 מולקולות בעלות הניקוד הגבוה ביותר שלדעתו יש סבירות גבוהה להיות סנוליטיות. אם היינו בודקים את 4,340 המולקולות המקוריות במעבדה, זה היה לוקח לפחות כמה שבועות של עבודה אינטנסיבית ו-50,000 פאונד רק כדי לקנות את התרכובות, בלי לספור את העלות של מכונות הניסוי וההתקנה.
לאחר מכן בדקנו את המועמדים לתרופות אלו על שני סוגי תאים: בריאים וזקנים. התוצאות הראו שמתוך 21 תרכובות, שלוש (פריפלוצין, אולאנדרין וגינגטין) הצליחו לחסל תאים מזדקנים, תוך שמירה על מרבית התאים הנורמליים בחיים. הסנוליטים החדשים הללו עברו לאחר מכן בדיקות נוספות כדי ללמוד יותר על איך הם פועלים בגוף.
ניסויים ביולוגיים מפורטים יותר הראו שמתוך שלוש התרופות, אולינדרין היה יעיל יותר מהתרופה הסנוליטית הידועה בעלת הביצועים הטובים ביותר מסוגה.
ההשלכות הפוטנציאליות של גישה בין-תחומית זו - הכוללת מדעני נתונים, כימאים וביולוגים - הן עצומות. בהינתן מספיק נתונים באיכות גבוהה, מודלים של בינה מלאכותית יכולים להאיץ את העבודה המדהימה שעושים כימאים וביולוגים כדי למצוא טיפולים ותרופות למחלות - במיוחד אלה של צורך בלתי מסופק.
לאחר אימותם בתאים מזדקנים, אנו בודקים כעת את שלושת הסנוליטים המועמדים ברקמת ריאות אנושית. אנו מקווים לדווח על התוצאות הבאות שלנו בעוד שנתיים.
על המחבר
ונסה סמר-בארטו, עמית מחקר, המכון לגנטיקה ורפואה מולקולרית, אוניברסיטת אדינבורו
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים:
הגוף שומר על הציון: מוח וגוף בריפוי טראומה
מאת בסל ואן דר קולק
ספר זה בוחן את הקשרים בין טראומה לבריאות גופנית ונפשית, ומציע תובנות ואסטרטגיות לריפוי והחלמה.
נשימה: המדע החדש של אמנות אבודה
מאת ג'יימס נסטור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של הנשימה, ומציע תובנות וטכניקות לשיפור הבריאות הגופנית והנפשית.
פרדוקס הצמח: הסכנות הנסתרות במזונות "בריאים" הגורמים למחלות ולעלייה במשקל
מאת סטיבן ר. גונדרי
ספר זה בוחן את הקשרים בין תזונה, בריאות ומחלות, ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
קוד החסינות: הפרדיגמה החדשה לבריאות אמיתית ואנטי אייג'ינג רדיקלי
מאת ג'ואל גרין
ספר זה מציע נקודת מבט חדשה על בריאות וחסינות, תוך הסתמכות על עקרונות של אפיגנטיקה ומציע תובנות ואסטרטגיות לייעול בריאות והזדקנות.
המדריך המלא לצום: רפא את גופך באמצעות צום לסירוגין, יום חלופי וארוך
מאת ד"ר ג'ייסון פונג וג'ימי מור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של צום ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
