إن العثور على أدوية جديدة - يسمى "اكتشاف الأدوية" - مهمة مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. لكن نوعًا من الذكاء الاصطناعي يسمى التعلم الآلي يمكنه تسريع العملية بشكل كبير والقيام بالمهمة مقابل جزء بسيط من السعر.
استخدمت أنا وزملائي هذه التقنية مؤخرًا للعثور على ثلاثة مرشحين واعدين للأدوية الحالة للشيخوخة - الأدوية التي تبطئ الشيخوخة وتمنع الأمراض المرتبطة بالشيخوخة.
Senolytics العمل بالقتل خلايا سنية. هذه هي الخلايا "الحية" (النشطة الأيضية) ، ولكنها لم تعد قادرة على التكاثر ، ومن هنا اسمها المستعار: خلايا الزومبي.
عدم القدرة على التكرار ليس بالضرورة أمرًا سيئًا. لقد عانت هذه الخلايا من تلف الحمض النووي - على سبيل المثال ، خلايا الجلد التي تضررت بفعل أشعة الشمس - لذا فإن إيقاف التكاثر يوقف انتشار الضرر.
لكن الخلايا الشائخة ليست دائمًا شيئًا جيدًا. يفرزون أ كوكتيل من البروتينات الالتهابية يمكن أن ينتشر إلى الخلايا المجاورة. على مدار حياتنا ، تعاني خلايانا وابلًا من الهجمات ، من الأشعة فوق البنفسجية إلى التعرض للمواد الكيميائية ، وبالتالي تتراكم هذه الخلايا. تم تورط أعداد مرتفعة من الخلايا المتشيخة في a مجموعة من الأمراض، بما في ذلك مرض السكري من النوع 2 وفيروس كورونا والتليف الرئوي والتهاب المفاصل العظمي والسرطان.
دراسات في فئران المختبر أظهرت أن القضاء على الخلايا الشائخة ، باستخدام دواء مضاد للشيخوخةيمكن أن يخفف من هذه الأمراض. يمكن لهذه الأدوية أن تقتل خلايا الزومبي مع الحفاظ على الخلايا السليمة على قيد الحياة.
حول 80 سينوليتيك معروفة ، ولكن تم اختبار اثنين فقط على البشر: مزيج من داساتينيب وكيرسيتين. سيكون من الرائع العثور على المزيد من الأدوية الحالة للشيخوخة التي يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الأمراض ، ولكن الأمر يستغرق من 20 إلى XNUMX عامًا مليارات الدولارات لدواء للوصول إلى السوق.
النتائج في خمس دقائق
أردنا أنا وزملائي - بما في ذلك باحثون من جامعة إدنبرة والمجلس الوطني الإسباني للبحوث IBBTEC-CSIC في سانتاندير بإسبانيا - معرفة ما إذا كان بإمكاننا تدريب نماذج التعلم الآلي لتحديد الأدوية المرشحة للشيخوخة الجديدة.
للقيام بذلك ، قمنا بتغذية نماذج الذكاء الاصطناعي بأمثلة معروفة الأدوية الحالة للشيخوخة وغير الحالة للشيخوخة. تعلمت النماذج التمييز بين الاثنين ، ويمكن استخدامها للتنبؤ بما إذا كانت الجزيئات التي لم يسبق لها مثيل من قبل يمكن أن تكون أيضًا مسببة للشيخوخة.
عند حل مشكلة التعلم الآلي ، عادةً ما نختبر البيانات على مجموعة من النماذج المختلفة أولاً لأن بعضها يميل إلى الأداء بشكل أفضل من البعض الآخر. لتحديد النموذج الأفضل أداءً ، في بداية العملية ، نقوم بفصل قسم صغير من بيانات التدريب المتاحة وإبقائها مخفية عن النموذج حتى اكتمال عملية التدريب. ثم نستخدم بيانات الاختبار هذه لتحديد عدد الأخطاء التي يرتكبها النموذج. الشخص الذي يرتكب أقل عدد من الأخطاء يفوز.
لقد حددنا أفضل نموذج لدينا ووضعناه لعمل تنبؤات. أعطيناها 4,340 جزيء وبعد خمس دقائق قدمت قائمة بالنتائج.
حدد نموذج الذكاء الاصطناعي 21 جزيئًا حاصلًا على أعلى الدرجات والتي اعتبرها ذات احتمالية عالية لكونها حالية للشيخوخة. إذا قمنا باختبار 4,340 جزيءًا أصليًا في المختبر ، لكان قد استغرق الأمر بضعة أسابيع على الأقل من العمل المكثف و 50,000 جنيه إسترليني فقط لشراء المركبات ، دون احتساب تكلفة الآلات التجريبية والإعداد.
ثم اختبرنا هذه الأدوية المرشحة على نوعين من الخلايا: صحية وشيخوخة. وأظهرت النتائج أنه من بين 21 مركبًا ، تمكنت ثلاثة (بيريبلوسين وأولياندرين وجينكستين) من القضاء على الخلايا المتشيخة ، مع الحفاظ على معظم الخلايا الطبيعية على قيد الحياة. ثم خضعت هذه الأدوية الجديدة للشيخوخة لمزيد من الاختبارات لمعرفة المزيد حول كيفية عملها في الجسم.
أظهرت التجارب البيولوجية الأكثر تفصيلاً أنه من بين الأدوية الثلاثة ، كان الأولياندرين أكثر فاعلية من أفضل دواء مضاد للشيخوخة معروف من نوعه.
التداعيات المحتملة لهذا النهج متعدد التخصصات - التي تشمل علماء البيانات والكيميائيين وعلماء الأحياء - هائلة. بالنظر إلى ما يكفي من البيانات عالية الجودة ، يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي تسريع العمل المذهل الذي يقوم به الكيميائيون وعلماء الأحياء لإيجاد علاجات وعلاجات للأمراض - خاصة تلك التي لم تتم تلبيتها.
بعد التحقق من صحتها في الخلايا الشائخة ، نحن الآن نختبر الحالة الثلاثة المرشحة للشيخوخة في أنسجة الرئة البشرية. نأمل أن نبلغ عن نتائجنا القادمة في غضون عامين.
نبذة عن الكاتب
فانيسا سمير باريتو، زميل باحث ، معهد علم الوراثة والطب الجزيئي ، جامعة ادنبره
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
الجسم يحافظ على النتيجة: العقل والجسم في شفاء الصدمة
بقلم بيسيل فان دير كولك
يستكشف هذا الكتاب الروابط بين الصدمة والصحة البدنية والعقلية ، ويقدم رؤى واستراتيجيات للشفاء والتعافي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
التنفس: العلم الجديد لفن ضائع
بواسطة جيمس نيستور
يستكشف هذا الكتاب علم وممارسة التنفس ، ويقدم رؤى وتقنيات لتحسين الصحة البدنية والعقلية.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
مفارقة النبات: الأخطار الخفية في الأطعمة "الصحية" التي تسبب المرض وزيادة الوزن
بواسطة ستيفن ر
يستكشف هذا الكتاب الروابط بين النظام الغذائي والصحة والمرض ، ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والعافية بشكل عام.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
قانون المناعة: النموذج الجديد للصحة الحقيقية ومكافحة الشيخوخة الجذرية
بواسطة جويل جرين
يقدم هذا الكتاب منظورًا جديدًا للصحة والمناعة ، بالاعتماد على مبادئ علم التخلق ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والشيخوخة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
الدليل الكامل للصيام: اشفي جسدك بالصيام المتقطع ، والصيام المتناوب ، والممتد
بقلم الدكتور جيسون فونج وجيمي مور
يستكشف هذا الكتاب علم وممارسة الصيام ويقدم رؤى واستراتيجيات لتحسين الصحة والعافية بشكل عام.
