AI wybrało najlepszy lek wspierający gojenie ran cukrzycowych – badanie

Naukowcy z National University of Singapore (NUS) opracowali system oparty na sztucznej inteligencji (ang. artificial intelligence – AI) połączony z symulacjami molekularnymi i eksperymentami laboratoryjnymi w celu zidentyfikowania najlepszych leków wspomagających gojenie ran cukrzycowych. Rozwiązanie przeanalizowało prawie 3 000 leków, by wybrać najbardziej obiecującego kandydata.

Rany w przebiegu cukrzycy, a szczególnie owrzodzenia cukrzycowe, to uszkodzenia tkanek charakteryzujące się trudnym i długotrwałym procesem gojenia. Cukrzyca zakłóca bowiem wiele procesów biologicznych, wpływając na stan zapalny, odbudowę tkanek czy wzrost komórek potrzebnych do regeneracji rany.

Który lek do wsparcia gojenia ran wybrało AI?

Wielodyscyplinarny zespół badawczy kierowany przez prof. Giorgię Pastorin z Wydziału Nauk Farmaceutycznych NUS we współpracy z prof. Chen-Hua Yeow w Wydziału Inżynierii Biomedycznej oraz prof. Min-Yen Kan z Wydziału Informatyki, opracował system, którego celem było wybranie najlepszego leku wspierającego leczenie ran u pacjentów z cukrzycą. Naukowcy połączyli analizę literatury naukowej przez AI, symulacje obliczeniowe na poziomie molekularnym oraz eksperymenty laboratoryjne. Łącznie przeanalizowano prawie 3 000 leków. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „ACS Nano Medicine”.

Badacze zestawili 2 989 istniejących leków z 8 739 białkami związanymi z gojeniem ran cukrzycowych. Następnie AI przeprowadziło skanowanie danych naukowych w celu sprawdzania sposobów, w jaki różne leki oddziałują na te białka. Następnie zbadano interakcje między najbardziej obiecującymi cząsteczkami leków a białkami na poziomie molekularnym. Wyszukiwania zawężono z milionów możliwych kombinacji do 35 potencjalnych leków i 50 kluczowych białek.

Jednym z najwyżej sklasyfikowanych kandydatów był kwas foliowy, który następnie przetestowano w warunkach laboratoryjnych. W badanych komórkach skóry kwas foliowy znacznie poprawił gojenie ran.

Połączenie kluczowych elementów

Naukowcy podkreślają, iż każdy element w tym procesie odgrywa ogromną rolę. Sztuczna inteligencja analizuje ogromne ilości opublikowanych badań naukowych, technologia obliczeniowa dostarcza potencjalnych tropów na poziomie molekularnym (wskazuje, czy istnieje prawdopodobieństwo interakcji między lekiem a białkiem). Te dwa rodzaje dowodów, połączone w uszeregowaną listę kandydatów, które następnie są weryfikowane w eksperymentach laboratoryjnych, są obiecującym systemem wskazywania najbardziej trafnego leku.

– Sztuczna inteligencja pomaga zidentyfikować potencjalne kierunki biologiczne, chemia obliczeniowa bada interakcje molekularne, a połączona ocena ustala priorytety, które można przetestować. Weryfikacja laboratoryjna zamyka ten cykl, potwierdzając, czy przewidywania znajdują odzwierciedlenie w rzeczywistym procesie gojenia się ran – dodał prof. Pastorin.

W przyszłości naukowcy planują udoskonalić proces i zbadać jego zastosowanie w przypadku innych złożonych chorób.

Kwas foliowy u pacjentów z cukrzycą

Kwas foliowy to organiczny związek chemiczny z grupy witamin B. Występuje naturalnie w żywności (np. zielonych warzywach liściastych i owocach, jajach, płatkach śniadaniowych, chlebie i wątrobie wołowej). W organizmie ludzkim odpowiada za prawidłowe funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego, krwiotwórczego i nerwowego.

Diabetycy często narażeni są na niedobory witamin, w tym kwasu foliowego. Jego odpowiednia suplementacja chroni przed miażdżycą naczyń krwionośnych i pomaga utrzymać zdrowie serca, a także poprawia wrażliwość na insulinę. Ponadto badania wskazują, iż kwas foliowy wspiera regenerację tkanek i gojenie ran, poprzez stymulację podziałów komórkowych, syntezę DNA, produkcję kolagenu i namnażanie się kluczowych komórek (np. keratynocytów i fibroblastów). Przed rozpoczęciem suplementacji kwasu foliowego konieczna jest konsultacja z lekarzem.

Źródła:

science.nus.edu.sg, apteline.pl