Inteligența artificială ajută cercetătorii de la Stanford să descopere un „Ozempic natural” avantajos
Cercetătorii de la Stanford Medicine au identificat o moleculă care se găsește în mod natural și care ar putea conduce la o nouă generație de medicamente pentru slăbire.
Experimentele timpurii pe animale sugerează că aceasta poate suprima apetitul și promova pierderea în greutate, similar cu semaglutida, ingredientul activ din Ozempic, evitând totodată unele dintre efectele secundare problematice ale acestuia.
Molecula, cunoscută sub denumirea de BRP, funcționează diferit față de tratamentele existente. În loc să afecteze mai multe organe din corp, aceasta pare să acționeze mai selectiv asupra unei părți a creierului responsabile de controlul foamei și metabolismului. Această abordare mai concentrată ar putea ajuta oamenii să piardă în greutate fără a experimenta probleme precum greața, constipația sau pierderea semnificativă de masă musculară.
Cercetătorii au descoperit BRP cu ajutorul inteligenței artificiale, care le-a permis să caute printre mii de compuși biologici posibili. Rezultatele au fost promițătoare, astfel că oamenii de știință au început pregătirile pentru următorul pas major: determinarea dacă molecula este sigură și eficace la oameni.
„Receptorii vizați de semaglutidă se găsesc în creier, dar și în intestin, pancreas și alte țesuturi”, a declarat un asistent profesor de patologie. „De aceea, Ozempic are efecte extinse, inclusiv încetinirea mișcării alimentelor prin tractul digestiv și scăderea nivelului de zahăr din sânge. În contrast, BRP pare să acționeze specific în hipotalamus, care controlează apetitul și metabolismul.”
Hipotalamusul este o regiune mică, dar esențială, situată adânc în creier. Printre numeroasele sale responsabilități, acesta ajută la reglarea foamei, utilizării energiei, temperaturii corpului și altor funcții necesare menținerii echilibrului intern al organismului. Datorită rolului său central în apetitul alimentar, reprezintă o țintă importantă pentru cercetătorii care dezvoltă tratamente pentru obezitate.
Semaglutida acționează prin imitarea unei hormoni numit peptidă-1 asemănătoare glucagonului, sau GLP-1. Acest hormon ajută la reglarea nivelului de zahăr din sânge și la semnalarea influențelor asupra foamei și senzației de sațietate. Totuși, receptorii GLP-1 sunt distribuiți prin mai multe părți ale corpului, ceea ce ajută la explicarea motivului pentru care medicamentele care îi activează pot produce efecte dincolo de simpla suprimare a apetitului.
BRP pare să ia o altă direcție. Deși influențează unele dintre aceleași funcții metabolice generale ca semaglutida, activează populații diferite de celule cerebrale. Oamenii de știință cred că această distincție ar putea face posibilă controlarea foamei mai precis, reducând în același timp efectele nedorite în alte părți ale corpului.
Unul dintre cercetători a cofondat o companie pentru a avansa BRP spre teste clinice la oameni. Cercetarea a fost condusă de un cercetător științific senior.
Identificarea BRP a necesitat soluționarea unei probleme care a complicat de mult căutarea de noi hormoni. Corpul uman produce un număr enorm de fragmente mici de proteine, dar doar o fracțiune au funcții biologice importante. Identificarea celor care influențează apetitul sau metabolismul poate fi extrem de dificilă.
Multe hormoni încep ca proteine mai mari, inactive, cunoscute sub numele de prohormoni. Enzimele specializate taie aceste proteine în bucăți mai mici, numite peptide. Unele dintre aceste peptide devin mesageri chimici care ajută la coordonarea proceselor precum metabolismul energetic, apetitul și funcția organelor.
Un singur prohormon poate fi tăiat în mai multe locuri diferite, generând astfel numeroase peptide cu efecte distincte. Provocarea constă în a determina care fragmente sunt biologic utile și care sunt pur și simplu resturi din procesarea normală a proteinelor. Hormoni peptide importanți (care sunt relativ rari) pot fi greu de distins de colecția mult mai mare de fragmente de proteine obișnuite.
Abordările tradiționale implică adesea extragerea proteinelor din țesuturi biologice și analizarea acestora cu tehnici precum spectrometria de masă. Această metodă identifică molecule prin măsurarea caracteristicilor legate de masa lor, dar numărul imens de peptide posibile face căutarea de noi hormoni un proces solicitant.
Team-ul de la Stanford a decis să abordeze problema diferit. S-au concentrat pe o enzimă numită prohormone convertase 1/3, care taie prohormonii la anumite secvențe de aminoacizi și care a fost legată anterior de obezitatea umană. Aminoacizii sunt unitățile fundamentale ale proteinelor, iar aranjamentul lor ajută la determinarea locurilor unde enzimele pot realiza tăieturi.
Unul dintre hormonii produși prin acest proces este GLP-1, același hormon ale cărui efecte sunt imitate de semaglutidă. Cercetătorii au presupus că alte peptide generate prin procesare similară ar putea ajuta, de asemenea, la reglarea apetitului și utilizării energiei.
Pentru a accelera căutarea, oamenii de știință au creat un algoritm computerizat numit Peptide Predictor. În loc să izoleze fizic și să examineze sute de mii de peptide, programul a analizat cele aproximativ 20.000 de gene care codifică proteinele umane, căutând secvențe unde enzima ar putea realiza tăieturi.
Team-ul a rafinat apoi rezultatele concentrându-se pe gene asociate cu proteine eliberate în afara celulelor, o caracteristică comună a hormonilor. De asemenea, au cerut ca fiecare proteină candidată să conțină cel puțin patru locuri potențiale de tăiere.
Aceste filtre au redus o colecție imensă de posibilități la 373 de prohormoni, făcând testarea experimentală mult mai practică.
„Algoritmul a fost absolut esențial pentru descoperirile noastre”, a spus un cercetător.
Peptide Predictor a estimat că enzima ar putea produce 2.683 de peptide distincte din cele 373 de proteine. Din această colecție, cercetătorii au selectat candidați care păreau a influența activitatea cerebrală.
Oamenii de știință au testat în cele din urmă 100 de peptide, inclusiv GLP-1, folosind celule nervoase cultivate în laborator. Scopul lor era de a găsi substanțe capabile să stimuleze activitatea neuronală, o indicație timpurie că o peptide ar putea influența procesele cerebrale importante.
GLP-1 a avut rezultate puternice în testele de laborator, crescând activitatea neuronală de trei ori față de nivelul observat în celulele de control netratate. Totuși, o peptide anterior neidentificată a produs o reacție și mai surprinzătoare. Compusă din doar 12 aminoacizi, aceasta a crescut activitatea neuronală de zece ori comparativ cu controalele.
Cercetătorii au numit molecula BRP, după proteina mai mare din care provine, BPM/retinoic acid inducible neural specific 2, sau BRINP2 (BRINP2-related-peptide).
