KI identifiziert Anti-Aging-Wirkstoffkandidaten, die auf "Zombie"-Zellen abzielen
Neue Plattform hat das Potenzial, Fortschritte bei senolytischen Anti-Aging-Wirkstoffen und in der Langlebigkeitsforschung voranzutreiben
Eine neue Veröffentlichung in der Mai-Ausgabe von Nature Aging von Forschern von Integrated Biosciences, einem Biotechnologie-Start-up-Unternehmen, das synthetische Biologie und maschinelles Lernen kombiniert, um das Altern zu bekämpfen, zeigt die Leistungsfähigkeit künstlicher Intelligenz (KI) bei der Entdeckung neuartiger senolytischer Verbindungen, einer Klasse kleiner Moleküle, die intensiv auf ihre Fähigkeit untersucht wird, altersbedingte Prozesse wie Fibrose, Entzündungen und Krebs zu unterdrücken. Die Arbeit "Discovering small-molecule senolytics with deep neural networks", die in Zusammenarbeit mit Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Broad Institute des MIT und Harvard verfasst wurde, beschreibt das KI-gesteuerte Screening von mehr als 800.000 Verbindungen, bei dem drei Wirkstoffkandidaten mit vergleichbarer Wirksamkeit und besseren medizinisch-chemischen Eigenschaften als die der derzeit untersuchten Senolytika entdeckt wurden.
Senolytika sind eine aufstrebende Klasse von Prüfpräparaten, die selektiv alternde Zellen (links, mit roter Färbung) abtöten, ohne andere Zellen (rechts) zu beeinträchtigen. Mithilfe künstlicher Intelligenz haben Forscher von Integrated Biosciences zum ersten Mal drei Senolytika mit vergleichbarer Wirksamkeit und überlegenen arzneimittelähnlichen Eigenschaften im Vergleich zu führenden Prüfpräparaten identifiziert.
Integrated Biosciences
"Dieses Forschungsergebnis ist ein bedeutender Meilenstein sowohl für die Langlebigkeitsforschung als auch für die Anwendung künstlicher Intelligenz bei der Arzneimittelentdeckung", sagte Dr. Felix Wong, Mitbegründer von Integrated Biosciences und Erstautor der Veröffentlichung. "Diese Daten zeigen, dass wir den chemischen Raum in silico erforschen und mehrere Kandidaten für Anti-Aging-Wirkstoffe finden können, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, in der Klinik erfolgreich zu sein, als selbst die vielversprechendsten Beispiele ihrer Art, die heute untersucht werden."
Senolytika sind Wirkstoffe, die in seneszenten Zellen, die sich nicht mehr teilen, selektiv die Apoptose, den programmierten Zelltod, auslösen. Seneszente Zellen sind ein Kennzeichen des Alterns und werden mit einem breiten Spektrum altersbedingter Krankheiten und Zustände in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und die Alzheimer-Krankheit. Trotz vielversprechender klinischer Ergebnisse werden die meisten bisher identifizierten senolytischen Wirkstoffe durch schlechte Bioverfügbarkeit und unerwünschte Nebenwirkungen behindert. Integrated Biosciences wurde 2022 gegründet, um diese Hindernisse zu überwinden, andere vernachlässigte Merkmale des Alterns anzugehen und die Entwicklung von Anti-Aging-Medikamenten im Allgemeinen durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz, synthetischer Biologie und anderen Werkzeugen der nächsten Generation voranzutreiben.
"Einer der vielversprechendsten Wege zur Behandlung altersbedingter Krankheiten besteht darin, therapeutische Interventionen zu finden, die diese Zellen selektiv aus dem Körper entfernen, ähnlich wie Antibiotika Bakterien abtöten, ohne die Wirtszellen zu schädigen. Die von uns entdeckten Verbindungen weisen eine hohe Selektivität sowie die günstigen Eigenschaften der medizinischen Chemie auf, die für die Entwicklung eines erfolgreichen Medikaments erforderlich sind", sagte Dr. Satotaka Omori, Leiter der Abteilung Alternsbiologie bei Integrated Biosciences und Mitautor der Veröffentlichung. "Wir glauben, dass die mit unserer Plattform entdeckten Wirkstoffe bessere Aussichten in klinischen Versuchen haben und schließlich dazu beitragen werden, die Gesundheit alternder Menschen wiederherzustellen."
In ihrer neuen Studie trainierten die Forscher von Integrated Biosciences tiefe neuronale Netze auf experimentell gewonnenen Daten, um die senolytische Aktivität eines beliebigen Moleküls vorherzusagen. Mithilfe dieses KI-Modells entdeckten sie drei hochselektive und potente senolytische Verbindungen aus einem chemischen Raum von über 800.000 Molekülen. Alle drei wiesen chemische Eigenschaften auf, die auf eine hohe orale Bioverfügbarkeit schließen lassen, und wiesen in Hämolyse- und Genotoxizitätstests günstige Toxizitätsprofile auf. Strukturelle und biochemische Analysen deuten darauf hin, dass alle drei Verbindungen Bcl-2 binden, ein Protein, das die Apoptose reguliert und auch ein Ziel der Chemotherapie ist. Experimente, bei denen eine der Verbindungen an 80 Wochen alten Mäusen getestet wurde, was in etwa einem 80-jährigen Menschen entspricht, ergaben, dass sie seneszente Zellen beseitigt und die Expression von mit Seneszenz assoziierten Genen in den Nieren verringert.
"Diese Arbeit veranschaulicht, wie KI eingesetzt werden kann, um die Medizin einen Schritt näher an Therapien zu bringen, die sich mit dem Altern befassen, einer der grundlegenden Herausforderungen in der Biologie", sagte James J. Collins, Ph.D., Termeer Professor für Medizintechnik und Wissenschaft am MIT und Gründungsvorsitzender des wissenschaftlichen Beirats von Integrated Biosciences. "Integrated Biosciences baut auf der Grundlagenforschung auf, die mein akademisches Labor in den letzten zehn Jahren betrieben hat, und zeigt, dass wir mit Hilfe der Systembiologie und der synthetischen Biologie gezielt zelluläre Stressreaktionen steuern können. Diese experimentelle Meisterleistung und die herausragende Plattform, die sie hervorgebracht hat, heben diese Arbeit im Bereich der Arzneimittelentdeckung hervor und werden wesentliche Fortschritte in der Langlebigkeitsforschung bewirken".
Dr. Collins, der Erstautor des Nature Aging-Artikels ist, leitete das Team, das das erste durch maschinelles Lernen identifizierte Antibiotikum im Jahr 2020 entdeckte.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Life-Science-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für Biotechnologie, Pharma und Life Sciences bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Da tut sich was in der Life-Science-Branche …
So sieht echter Pioniergeist aus: Jede Menge innovative Start-ups bringen frische Ideen, Herzblut und Unternehmergeist auf, um die Welt von morgen zum Positiven zu verändern. Tauchen Sie ein in die Welt dieser Jungunternehmen und nutzen Sie die Möglichkeit zur Kontaktaufnahme mit den Gründern.
