Een internationaal team van onderzoekers van de Universiteit van Edinburgh en de Spaanse Nationale Onderzoeksraad IBBTEC-CSIC gebruikte AI om de ontdekking van geneesmiddelen tegen veroudering te versnellen.
Hun onderzoek 3 potentiële senolytische geneesmiddelen geïdentificeerd die veroudering kunnen vertragen en ouderdomsziekten kunnen voorkomen. Deze geneesmiddelen werken door senescente cellen, vaak 'zombiecellen' genoemd, te elimineren. Zulke cellen blijven metabolisch actief maar kunnen zich niet vermenigvuldigen.
Hoewel het stoppen van celreplicatie werkt als een defensief mechanisme om de verspreiding van celschade te voorkomen, is het niet helemaal eenvoudig.
Deze beschermende maatregel is vooral bedoeld om de proliferatie te voorkomen van cellen die DNA-schade hebben opgelopen - bijvoorbeeld cellen die zijn beschadigd door blootstelling aan zonlicht. Door de replicatie van deze beschadigde cellen te stoppen, zorgt het lichaam ervoor dat deze schade zich niet naar meer cellen verspreidt.
Deze cellen die gestopt zijn met delen, bekend als senescente cellen, kunnen echter mogelijk schade veroorzaken. Wanneer ze in de senescentiefase komen, beginnen ze eiwitten af te geven waarvan bekend is dat ze ontstekingen veroorzaken.
Dit kan naburige gezonde cellen aantasten en mogelijk een ontstekingsomgeving creëren. Na verloop van tijd kan deze opeenstapeling van ontstekingen bijdragen aan verschillende gezondheidscomplicaties.
Zo is ontsteking gekoppeld aan veel ziekten, waaronder neurologische en degeneratieve ziekten, diabetes type 2, longfibrose, artrose en kanker.
Hoewel het stoppen van de celreplicatie dus cruciaal is om de verspreiding van DNA-schade te voorkomen, kan de ontstekingsreactie die gepaard gaat met senescente cellen leiden tot andere gezondheidsproblemen als er niet goed mee wordt omgegaan.
En dat is waar senolytische medicijnen kunnen helpen.
De rol van AI
Eerder onderzoek op laboratoriummuizen toonde aan dat senolytische medicijnen dit ontstekingsscenario verbeteren door senescente cellen te elimineren en gezonde cellen te sparen.
Hoewel er ongeveer 80 bekende senolytica bestaan, is slechts een combinatie van twee daarvan, dasatinib en quercetine, getest bij mensen.
Het ontdekken van geneesmiddelen is uitzonderlijk duur en duurt meestal 10 tot 20 jaar - het is een belangrijk knelpunt in de ontwikkelingspijplijn van geneesmiddelen. In dit onderzoek gebruikten onderzoekers machine learning (ML) om de ontdekking van nieuwe senolytische geneesmiddelen te versnellen.
Ze trainden AI-modellen op bestaande senolytica en niet-senolytica, waardoor de AI onderscheid kon maken tussen deze twee en de waarschijnlijkheid kon voorspellen dat niet-ontdekte moleculen senolytica waren.
Van de 4.340 geëvalueerde moleculen markeerde de AI er 21 met een hoge waarschijnlijkheid binnen 5 minuten als senolytisch.
Een van de auteurs van het onderzoek, Dr. Vanessa Smer-Barreto, vertelde The Conversation dat, als het op traditionele wijze in een laboratorium getest zou worden, het alleen al om de aankoop van de verbindingen 50.000 pond zou kosten, exclusief de kosten van apparatuur en installatie.
Na in vitro testen op gezonde en senescente cellen bleken 3 van de 21 moleculen, periplocin, oleandrin en Linkedin, effectief senescente cellen te elimineren en normale cellen te sparen.
In verdere tests presteerde oleandrine, een verbinding die wordt gevonden in de oleanderplant, beter dan de bekendste senolytica in zijn soort.
Het team test nu de 3 kandidaat-senolytica op menselijk longweefsel en de resultaten worden over ongeveer twee jaar verwacht.
In de afgelopen maanden heeft AI geïdentificeerde potentiële antibiotica effectief is in het doden van bacteriën die resistent zijn tegen medicijnen, en een biotechbedrijf uit Hong Kong kreeg goedkeuring om klinische tests te beginnen met een AI-ontdekt geneesmiddel.
Het vermogen van AI om complexe analyses van moleculen uit te voeren, versnelt de ontwikkeling van farmaceutische pijplijnen enorm en biedt nieuwe mogelijkheden om veelvoorkomende en moeilijk te behandelen aandoeningen en ziekten aan te pakken.
