Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни — Naked Science
03.12.2016
ФизТех

Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни

Разработанный алгоритм GeroScope для поиска геропротекторов, — средств, увеличивающих продолжительность жизни, — сэкономит ученым месяцы работы.

Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни
Ученые переложили на роботов «черную работу» по поиску вечной жизни

Российские ученые из МФТИ в коллаборации с компанией Инсилико Медицин по заказу Центра биогеронтологии и регенеративной медицины разработали алгоритм GeroScope для поиска геропротекторов, — средств, увеличивающих продолжительность жизни, — и провели проверку найденных с его помощью десяти веществ. Работа опубликована в американском рецензируемом журнале Aging.

На процесс создания лекарств уходят годы напряжённой работы и миллионы долларов. Особенно если ищется средство по борьбе со старением, многофакторным биологическим механизмом изменения организма. Благодаря компьютерному моделированию можно существенно сократить сроки и стоимость разработки.

«Старение населения — одна из глобальных проблем, стоящих перед человечеством. Разработка эффективных подходов для создания геропротекторов и их валидация применительно к человеку — актуальный вызов для биомедицины. Мы предложили возможный подход, приближающий нас к решению этой задачи», — прокомментировал член-корреспондент РАН и заведующий Лабораторией генетики старения и долголетия МФТИ Алексей Москалёв.

Ранее был создан алгоритм Oncofinder, который ориентирован на изучение и анализ значений активации молекулярных путей на основе  сравнения экспрессии генов в раковых и не раковых клетках, а также на уровне образца ткани пациентов. На его основе исследователи разработали алгоритм GeroScope, который позволяет сравнивать изменения в клетках молодых и старых пациентов и осуществлять поиск препаратов с минимальными побочными эффектами, которые компенсируют эти изменения. 

Для этого были проанализированы транскриптомные данные (информация, которая считывается с ДНК и переходит в РНК) у молодых (возраст доноров 15–30 лет) и старых (доноры старше 60 лет) образцов клеток. На основе полученных данных с помощью компьютерного моделирования учёные смогли построить молекулярные пути, ассоциированные со старением. Молекулярные пути — это последовательность реакций, которые ведут к изменениям в клетке. Самые распространённые молекулярные пути участвуют в обмене веществ, передаче сигналов. GeroScope произвёл моделирование молекулярных путей и анализ реакций клетки на различные вещества. Выбрав из базы данных геропротекторных лекарств 70 соединений, учёные с помощью нового алгоритма выявили 10 веществ, которые могли обладать геропротекторными свойствами в соответствии с моделью.

Системой GeroScope были проанализированы ткани молодых и старых пациентов, а также клеточные линии. Для экспериментального подтверждения работы алгоритма учёные взяли стволовые клеточные линии фибробластов (клетки соединительной ткани) человека. Исследовались два эффекта: «омолаживание» клеток и продление жизнеспособности.

В начале эксперимента были измерены параметры жизнеспособных  клеток: оценены размер, форма и сложность внутреннего строения клетки и др. Далее клетки смешивались с испытуемым веществом и средой жизнеобеспечения и поддерживались в таком состоянии 6, 12 и 18 дней. После чего были измерены те же параметры, что и в начале эксперимента, а также  уровень ассоциированной β‑галактозидазы, которая считается одним из маркеров старения.

По итогам эксперимента исследуемые 10 веществ, отобранные на этапе компьютерного моделирования, показали различные результаты. Например, NDGA не влияет на омоложение, но сокращает продолжительность жизни, Myricetin слегка омолаживает, но сильно подрывает продолжительность жизни, EGCG — сильный омолаживающий, но резко сокращает продолжительность жизни. NAC — совсем лёгкое омоложение, но резкое увеличение продолжительности жизни, PD-98059 — сильный и тот, и другой эффект.

Предсказания, сделанные с помощью компьютерного моделирования, подтвердились в клеточных культурах человеческих фибробластов для нескольких веществ: PP-98059, NAC, Myricetin и EGCG. Некоторые из этих препаратов уже активно продаются как БАДы.

«Для компьютерного моделирования это очень хороший результат. У фармацевтической индустрии  92% препаратов, которые прошли испытания на животных, проваливаются в клинических испытаниях. Возможность моделировать биологические эффекты с такой точностью — это прорыв. PD-98059 и NAC показали себя самыми сильными геропротекторами. Мы надеемся, что некоторые из этих препаратов будут в ближайшее время опробованы на людях с применением биологически-значимых биомаркеров старения», — прокомментировал Александр Жаворонков, к.ф.-м.н, заведующий лабораторией регенеративной медицины ФНКЦ Детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Д. Рогачева, адъюнкт-профессор МФТИ, глава компании Инсилико Медицин (Центр прорывных технологий, Johns Hopkins University). 

Таким образом, учёные создали и провели экспериментальную проверку алгоритма GeroScope для поиска геропротекторов. Была показана высокая корреляция работы алгоритма с экспериментальными данными. В дальнейшем GeroScope будет использован для поиска ещё неизвестных веществ с геропротекторными эффектами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
18 сентября
Илья Ведмеденко

Модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160 снова поднялся в небо. Самолет среди прочего получил обновленную силовую установку.

18 сентября
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду новый малый ракетный корабль проекта 21631. Его передадут флоту в следующем году.

7 часов назад
Мария Азарова

Ученые посадили мышей, больных раком, на диету с разным содержанием хлорида натрия, а затем проверяли различия в росте опухоли. Как выяснилось, у грызунов, потреблявших больше соли, наблюдалось увеличение количества бифидобактерий и иммунных клеток, атакующих новообразование.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: