Искусственный интеллект определил кандидаты в препараты против старения, нацеленные на «зомби»-клетки

Исследователи из компании Integrated Biosciences, применяющей синтетическую биологию и машинное обучение для борьбы со старением, продемонстрировали в публикации в Nature Aging за май, как искусственный интеллект (ИИ) может открывать новые сенолитические соединения. Этот класс малых молекул интенсивно изучается за способность подавлять связанные с возрастом процессы: фиброз, воспаление и рак.

В статье «Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks», написанной в коллаборации с учёными из MIT и Broad Institute, описано ИИ-направленное сканирование более 800 000 соединений. В результате выявлены три кандидата в препараты, чья эффективность сопоставима, а фармакологические свойства — превосходят свойства исследуемых сегодня сенолитиков.

«Это значимая веха как для исследований долголетия, так и для применения ИИ в открытии лекарств. Наши данные показывают, что мы можем исследовать химическое пространство in silico и находить несколько кандидатных антивозрастных соединений с более высокими шансами на успех в клинике», — Феликс Вонг, сооснователь Integrated Biosciences.

Сенолитики — это соединения, которые избирательно вызывают апоптоз (запрограммированную гибель) в стареющих (сенесцентных) клетках, потерявших способность делиться. Эти клетки, являющиеся признаком старения, вовлечены в широкий спектр возрастных заболеваний: рак, диабет, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные болезни. Однако у большинства известных сенолитиков есть проблемы с биодоступностью и побочными эффектами.

«Соединения, которые мы открыли, демонстрируют высокую селективность и благоприятные фармакологические свойства, необходимые для создания успешного препарата», — Сатотака Омори, глава отдела биологии старения Integrated Biosciences.

В исследовании учёные обучили глубокие нейронные сети на экспериментальных данных, чтобы предсказывать сенолитическую активность молекул. С помощью этой модели ИИ они нашли три высокоселективных и мощных сенолитических соединения из более чем 800 000 молекул. Все три показали свойства, указывающие на высокую пероральную биодоступность, и благоприятный профиль токсичности в тестах на гемолиз и генотоксичность.

Структурный и биохимический анализ показал, что все три соединения связываются с белком Bcl-2, который регулирует апоптоз и является мишенью химиотерапии. Эксперименты на 80-недельных мышах (примерный эквивалент 80-летнего человека) с одним из соединений показали, что оно удаляет сенесцентные клетки и снижает экспрессию связанных со старением генов в почках.

«Эта работа показывает, как ИИ может приблизить медицину к терапиям, направленным на старение — одну из фундаментальных проблем биологии», — Джеймс Коллинз, профессор MIT и старший автор статьи в Nature Aging.