Платформа синтетической биологии для контроля над стрессовым ответом, связанным со старением

Компания Integrated Biosciences, объединяющая синтетическую биологию и машинное обучение для борьбы со старением, совместно с исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представила платформу для открытия лекарств. Она позволяет точно контролировать интегрированный стрессовый ответ (ISR) — биологический путь, который активируется клетками в ответ на различные патологические состояния и состояния, связанные со старением.

Новая публикация «Оптогенетический контроль интегрированного стрессового ответа выявляет пропорциональное кодирование и ландшафт стрессовой памяти», размещённая на обложке журнала Cell Systems, описывает метод, который запускает ISR виртуально, с помощью света. Исследование показывает, как накопление стресса со временем меняет реакцию клетки от адаптации к апоптозу (запрограммированной гибели клеток).

«Наша платформа буквально погружает клетки в виртуальную реальность, заставляя их испытывать стресс в отсутствие физических стрессоров», — говорит доктор философии Максвелл Уилсон, сооснователь Integrated Biosciences.

Платформа адаптирует оптогенетику — метод, изначально разработанный нейробиологами. Клетки нейроглиомы и остеосаркомы были генетически модифицированы так, чтобы их ISR реагировал на свет.

Исследование показало, что на реакцию клетки на «виртуальный» стресс влияют как продолжительность, так и интенсивность воздействия. Накопление стресса со временем играет ключевую роль: кратковременный стресс ведёт к адаптивному ответу, защищающему клетку, а длительная активация ISR приводит к её гибели. Поскольку ISR — ключевой признак старения, эти данные проясняют решения о судьбе клетки в процессе старения.

Эта работа — вторая крупная публикация Integrated Biosciences. В мае в журнале Nature Aging вышла статья «Открытие сенолитиков малых молекул с помощью глубоких нейронных сетей», где показано, как искусственный интеллект (ИИ) можно использовать для поиска новых сенолитиков — соединений, которые избирательно уничтожают стареющие «зомби»-клетки.

В той работе были идентифицированы три кандидатных препарата, эффективность и химические свойства которых сравнимы или превосходят свойства наиболее перспективных изучаемых сенолитиков.

Комбинируя технологии, описанные в этих двух статьях — открытие лекарств на основе ИИ и точный синтетический контроль над путями, связанными со старением, — компания генерирует уникальные данные о свойствах своих антивозрастных препаратов, что значительно снижает риски будущих клинических испытаний.

«Эта работа демонстрирует важный элемент платформы Integrated Biosciences — использование синтетической биологии для контроля над клеточными сигнальными путями, связанными со старением. Это позволяет проводить скрининг лекарств быстрее и с валидацией механизма действия», — отметил доктор философии Джеймс Дж. Коллинз из MIT.