Combinarea geneticii cu inteligența artificială pentru descoperirea de medicamente noi împotriva osteoartritei
Osteoartrita (OA) este o afecțiune cronică dureroasă a articulațiilor și o cauză principală a dizabilității. Cu toate că este foarte răspândită, terapiile pentru osteoartrită sunt limitate și se concentrează în principal pe gestionarea simptomelor.
În prezent, cercetătorii combină studiile genetice ale familiilor din Utah cu instrumente de biologie moleculară bazate pe inteligență artificială pentru a identifica noi medicamente care ar putea ajuta la tratarea OA la sursă.
Unul dintre aceste medicamente noi pare să promoveze sănătatea articulațiilor și să reducă genele asociate cu inflamația într-un model de osteoartrită bazat pe celule în laborator. Deși nu a fost testat încă pentru siguranță și eficacitate pe organisme vii, noul compus oferă un punct de plecare pentru terapii inovatoare împotriva OA.
„Scopul nostru se reduce la tratarea pacienților”, afirmă Michael Jurynec, PhD, profesor asociat de chirurgie ortopedică la University of Utah Health și autor principal al unui articol care descrie noile rezultate. „În prezent, singurul lucru pe care îl putem face pentru OA este înlocuirea articulațiilor sau medicamentele pentru durere. Așadar, dacă putem găsi ceva care încetinește procesul bolii, oferind oamenilor 10 sau 20 de ani în plus de viață fără dureri, acesta ar fi un avans uriaș.”
Rezultatele sunt publicate în ACS Omega.
Cercetătorii au reușit să utilizeze instrumente de inteligență artificială pentru a reduce un număr de aproximativ 500.000 de candidați de medicamente la șase, în decurs de câteva săptămâni.
Studiile anterioare de genetică umană realizate cu familiile din Utah au descoperit că, pentru mai multe forme de OA cu o mare ereditate, modificările unei gene numite WNK2 stau la baza progresiei bolii. În cazul acestor familii, supraactivitatea WNK2 în celulele articulare declanșează procese asociate cu inflamația, ceea ce sugerează că blocarea WNK2 ar putea trata eficient artrita.
Cercetătorii au utilizat un instrument bazat pe inteligență artificială pentru a prezice structura fizică a proteinei WNK2 și apoi au simulat computațional modul în care sute de mii de compuși chimici individuali ar interacționa cu aceasta. Aceasta le-a oferit o „listă scurtă” de peste 50 de compuși prezis că se leagă de WNK2 și îi reduc activitatea. Inspecția vizuală a listei a restrâns numărul de candidați la șase compuși.
Unul dintre medicamentele candidate, M04, a demonstrat promisiunea de a preveni modificările asociate cu osteoartrita și de a îmbunătăți sănătatea celulelor într-un model celular stabilit de osteoartrită, în care celulele umane de cartilaj sunt expuse condițiilor care declanșează inflamația.
„Am tratat celulele cu acest nou compus pe care l-am descoperit și a inhibat multe gene asociate cu osteoartrita”, spune Jurynec. „Nu doar că a inhibat acești factori inflamatorii, dar a și crescut expresia genelor care promovează sănătatea acestor celule.”
Aceasta sugerează că medicamentul sau un derivat al său ar putea ajuta la tratarea OA.
Deși noul compus este un punct de plecare valoros, mai este mult de lucru pentru a-l dezvolta într-un medicament sigur și eficient, subliniază Jurynec. Deși evaluările computaționale și studiile in vitro sugerează că M04 este un medicament promițător pentru OA, toxicitatea și efectele secundare nu au fost testate pe deplin, iar cercetătorii nu știu dacă va fi sigur de utilizat la oameni.
Echipa lucrează pentru a aborda aceste preocupări printr-o colaborare cu University of Utah Therapeutics Accelerator Hub, dezvoltând împreună derivate îmbunătățite ale medicamentului. M04 va trebui, de asemenea, să fie testat cu amănuntul pentru siguranță și eficacitate în modele animale înainte de a putea începe studiile clinice. Însă, chiar și în stadiile incipiente, noul compus oferă un start crucial pentru dezvoltarea unor medicamente mai bune pentru OA.
„Acesta este cu adevărat începutul studiului”, afirmă Jurynec. „Nu este sfârșitul. Nu avem încă un medicament care să vindece OA. Dar acest lucru este foarte promițător.”
Rezultatele sunt publicate în ACS Omega sub titlul „Identificarea și validarea unui inhibitor nou WNK2: o nouă țintă informată genetic pentru dezvoltarea medicamentelor împotriva osteoartritei.”
